DE112020007163T5 - Numerical control and numerical control method - Google Patents

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DE112020007163T5 DE112020007163.4T DE112020007163T DE112020007163T5 DE 112020007163 T5 DE112020007163 T5 DE 112020007163T5 DE 112020007163 T DE112020007163 T DE 112020007163T DE 112020007163 T5 DE112020007163 T5 DE 112020007163T5
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Abstract

Eine numerische Steuerung, die eine Steuerung durchführt, um ein Werkzeug und ein Werkstück relativ zueinander in Vibration zu versetzen, weist auf: eine Spindelverarbeitungseinheit zum Erfassen einer Änderung der Spindeldrehzahl; eine Phasendifferenz-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Phasendifferenz, bei der es sich um eine Zeitverzögerung einer Vibrationsrücklaufposition relativ zu einer Vibrationsvorlaufposition handelt; und eine Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Vibrationsamplitude, bei der es sich um einen Unterschied zwischen der Vibrationsvorlaufposition und der Vibrationsrücklaufposition handelt. Wenn die Spindelverarbeitungseinheit während der Ausführung eines Befehlsblocks eine Änderung der Spindeldrehzahl detektiert, berechnet die Phasendifferenz-Berechnungseinheit die Phasendifferenz neu, um eine Änderung der Vibrationsamplitude aufgrund der Änderung der Spindeldrehzahl zu unterbinden, und die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit ändert die Vibrationsamplitude auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz.A numerical controller that performs control to vibrate a tool and a workpiece relative to each other includes: a spindle processing unit for detecting a change in spindle speed; a phase difference calculation unit for calculating a phase difference, which is a time lag of a vibration backward position relative to a vibration forward position; and a vibration amplitude calculation unit for calculating a vibration amplitude which is a difference between the vibration forward position and the vibration backward position. When the spindle processing unit detects a change in spindle speed during execution of a command block, the phase difference calculation unit recalculates the phase difference to suppress the vibration amplitude from changing due to the change in spindle speed, and the vibration amplitude calculation unit changes the vibration amplitude based on the recalculated phase difference .

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine numerische Steuerung und ein numerisches Steuerungsverfahren.The present disclosure relates to a numerical controller and a numerical control method.

Technischer HintergrundTechnical background

Es gibt ein Verfahren, bei dem bei der Bearbeitung eines Werkstücks durch eine Werkzeugmaschine Späne gebrochen werden, indem das Schneidwerkzeug und das Werkstück in Bearbeitungsvorschubrichtung relativ zueinander in Vibration/Schwingung versetzt werden. Eine in Patentdokument 1 offenbarte numerische Steuerung umfasst eine Einrichtung, um als Phasendifferenz die Zeitverzögerung einer Vibrationsrücklaufposition relativ zu einer Vibrationsvorlaufposition zu berechnen, die auf Basis eines Befehlsblocks in einem Bearbeitungsprogramm aus einem zum Zeitpunkt der Bewegung bestimmten Verhältnis zwischen der Vibrationsamplitude und der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs relativ zum Werkstück erzeugt wird, und um auf Basis der Phasendifferenz die Vibrationsvorlaufposition und die Vibrationsrücklaufposition als Bewegungsbahn für jede Antriebsachse zu erzeugen.There is a method in which, when a workpiece is machined by a machine tool, chips are broken by vibrating the cutting tool and the workpiece in the machining feed direction relative to each other. A numerical controller disclosed in Patent Document 1 includes a device for calculating, as a phase difference, the time delay of a vibration return position relative to a vibration advance position, which is determined based on a command block in a machining program from a relationship between the vibration amplitude and the feed speed of the tool relative at the time of movement to the workpiece, and to generate, based on the phase difference, the vibration advance position and the vibration return position as a movement trajectory for each driving axis.

Dokument des Standes der TechnikPrior Art Document

Patentdokumentpatent document

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5745710 Patent Document 1: Japanese Patent No. 5745710

Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Technische ProblemstellungTechnical problem

Bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Technik wird jedoch die Phasendifferenz zwischen der Vibrationsrücklaufposition und der Vibrationsvorlaufposition für jeden Befehlsblock erzeugt. Wenn sich die Spindeldrehzahl für das Vibrationsschneiden während der Ausführung eines Befehlsblocks ändert (wenn beispielsweise der prozentuale Befehlswert bei einer konstanten Oberflächengeschwindigkeitssteuerung oder einem Spindel-Override geändert wird), kann der durch die Änderung verursachte Phasendifferenzfehler nicht korrigiert werden. Dies führt zu einer falschen Einstellung der Vibrationsbedingungen, was zu einem unzureichenden Spanbruch und einer übermäßigen Belastung an Werkzeugmaschinenteilen (Kugelumlaufspindeln usw.), Servomotoren und Schneidwerkzeugen führt.However, in the technique described in Patent Document 1, the phase difference between the vibration reverse position and the vibration forward position is generated for each command block. If the spindle speed for vibratory cutting changes during the execution of a command block (for example, if the command percentage value is changed during constant surface speed control or spindle override), the phase difference error caused by the change cannot be corrected. This leads to improper setting of vibration conditions, resulting in insufficient chip breaking and excessive stress on machine tool parts (ball screws, etc.), servo motors, and cutting tools.

Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein numerische Steuerung und ein numerisches Steuerungsverfahren anzugeben, die selbst bei einer Änderung der Spindeldrehzahl eine dynamische Reaktion der Vibrationsbedingungen beim Vibrationsschneiden auf die Änderung ermöglichen, ein Versagen des Spanbruchs verhindern und somit die Bearbeitung in einem breiten Bereich von Bedingungen innerhalb der Belastung ermöglichen, der die Werkzeugmaschine und das Schneidwerkzeug standhalten können.An object of the present disclosure is to provide a numerical controller and a numerical control method which, even when the spindle speed changes, enables dynamic response of the vibration conditions in vibration cutting to the change, prevents chip breaking failure, and thus enables machining in a wide range of Allow conditions within the load that the machine tool and cutting tool can withstand.

Lösung der Problemstellungsolution to the problem

Um das oben genannte Problem zu lösen, umfasst eine numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die eine Steuerung durchführt, um ein Werkzeug und ein Werkstück relativ zueinander in Vibration/Schwingung zu versetzen; eine Spindelverarbeitungseinheit, um eine Änderung der Spindeldrehzahl zu erfassen; eine Phasendifferenz-Berechnungseinheit, um eine Phasendifferenz zu berechnen, bei der es sich um die Zeitverzögerung einer Vibrationsrücklaufposition relativ zu einer Vibrationsvorlaufposition handelt; und eine Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit, um eine Vibrationsamplitude zu berechnen, bei der es sich um die Differenz zwischen der Vibrationsvorlaufposition und der Vibrationsrücklaufposition handelt. Wenn die Spindelverarbeitungseinheit während einer Ausführung eines Befehlsblocks eine Änderung der Spindeldrehzahl erfasst, berechnet die Phasendifferenz-Berechnungseinheit die Phasendifferenz neu, um eine Änderung der Vibrationsamplitude aufgrund der Änderung der Spindeldrehzahl zu unterbinden, wobei die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit die Vibrationsamplitude auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz geändert wird.In order to solve the above problem, according to the present disclosure, a numerical controller that performs control to vibrate a tool and a workpiece relative to each other includes; a spindle processing unit to detect a change in spindle speed; a phase difference calculation unit for calculating a phase difference, which is the time lag of a vibration backward position relative to a vibration forward position; and a vibration amplitude calculation unit for calculating a vibration amplitude which is the difference between the vibration forward position and the vibration backward position. When the spindle processing unit detects a change in spindle speed during execution of a command block, the phase difference calculation unit recalculates the phase difference to suppress a change in vibration amplitude due to the change in spindle speed, the vibration amplitude calculation unit changing the vibration amplitude based on the recalculated phase difference becomes.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Eine numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung ermöglicht selbst bei einer Änderung der Spindeldrehzahl eine dynamische Reaktion der Vibrationsbedingungen des Vibrationsschneidens auf die Änderung, verhindert ein Versagen bezüglich des Spanbruchs und ermöglicht somit die Bearbeitung in einem breiten Bereich von Bedingungen innerhalb der Belastung, der die Werkzeugmaschine und das Schneidwerkzeug standhalten können.Numerical control according to the present disclosure enables dynamic response of the vibration conditions of vibration cutting to the change even when the spindle speed changes, prevents failure related to chip breaking, and thus enables machining in a wide range of conditions within the load imposed on the machine tool and can withstand the cutting tool.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Konfiguration einer numerischen Steuerung gemäß Ausführungsform 1. 1 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a numerical controller according to Embodiment 1.
  • 2 ist eine Darstellung, die schematisch die Achsenkonfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß Ausführungsform 1 zeigt. 2 12 is a diagram schematically showing the axis configuration of a machine tool according to Embodiment 1. FIG.
  • 3 zeigt ein Beispiel für ein Bearbeitungsprogramm gemäß Ausführungsform 1. 3 shows an example of a machining program according to embodiment 1.
  • 4 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Vibrationskurvenform, die von einer Interpolationsverarbeitungseinheit gemäß Ausführungsform 1 berechnet wurde. 4 FIG. 12 is a diagram showing an example of a vibration waveform calculated by an interpolation processing unit according to Embodiment 1. FIG.
  • 5 ist eine Darstellung, die schematisch die Beziehung zwischen einer Vibrationsvorlaufposition R1 und einer Vibrationsrücklaufposition R2 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. 5 14 is a diagram schematically showing the relationship between a vibration advance position R1 and a vibration return position R2 according to Embodiment 1. FIG.
  • 6 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Vibrationskurvenform, die von einer Interpolationsverarbeitungseinheit nach dem Stand der Technik berechnet wurde. 6 Fig. 12 is a diagram showing an example of a vibration waveform calculated by a prior art interpolation processing unit.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Neueinstellen der Vibrationsbedingungen gemäß Ausführungsform 1 darstellt. 7 FIG. 14 is a flowchart showing a method for resetting the vibration conditions according to Embodiment 1. FIG.
  • 8 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Konfiguration einer numerischen Steuerung gemäß Ausführungsform 2. 8th 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a numerical controller according to Embodiment 2.
  • 9 ist eine Darstellung, die schematisch die Achsenkonfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß Ausführungsform 2 zeigt. 9 12 is a diagram schematically showing the axis configuration of a machine tool according to Embodiment 2. FIG.
  • 10 ist eine Darstellung, die schematisch die Änderungen der Anzahl der Vibrationen gemäß Ausführungsform 2 zeigt. 10 12 is a diagram schematically showing changes in the number of vibrations according to Embodiment 2. FIG.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Neueinstellen der Vibrationsbedingungen gemäß Ausführungsform 2 darstellt. 11 FIG. 14 is a flowchart showing a method for resetting the vibration conditions according to Embodiment 2. FIG.
  • 12 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Bewegungsstrecke entlang einer Vorschubachse und einem Vibrationskurvenverlauf gemäß Ausführungsform 3. 12 12 is a diagram showing the relationship between the moving distance along a feed axis and a vibration waveform according to Embodiment 3.
  • 13 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Neueinstellen der Vibrationsbedingungen gemäß Ausführungsform 3 erläutert. 13 FIG. 12 is a flowchart explaining a method for resetting the vibration conditions according to Embodiment 3. FIG.
  • 14 zeigt ein Beispiel für die Hardwarekonfiguration einer Steuerungs- und Berechnungseinheit gemäß den Ausführungsformen 1 bis 3. 14 12 shows an example of the hardware configuration of a control and calculation unit according to Embodiments 1 to 3.
  • 15 zeigt ein Beispiel für die Hardwarekonfiguration einer Steuerungs- und Berechnungseinheit gemäß den Ausführungsformen 1 bis 3. 15 12 shows an example of the hardware configuration of a control and calculation unit according to Embodiments 1 to 3.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. In den Figuren sind identische oder äquivalente Teile jeweils mit demselben Symbol versehen. Doppelte Erläuterungen werden gegebenenfalls vereinfacht oder weggelassen. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Offenbarung nicht durch die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt wird. In den nachstehenden Figuren kann der Maßstab von dem tatsächlichen Maßstab abweichen, was jedoch den Inhalt der vorliegenden Offenbarung nicht einschränkt.Embodiments of the present disclosure are described below with reference to the attached figures. In the figures, identical or equivalent parts are given the same symbol. Duplicate explanations are simplified or omitted as appropriate. It is noted that the present disclosure is not limited by the embodiments described below. In the figures below, the scale may differ from the actual scale, but this does not limit the content of the present disclosure.

Ausführungsform 1Embodiment 1

1 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Beispiel für die Konfiguration einer numerischen Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Die numerische Steuerung 1 umfasst eine Antriebseinheit 10, eine Eingabeeinheit 20, eine Anzeigeeinheit 30 und eine Steuerungs- und Berechnungseinheit 40. 1 12 is a block diagram illustrating an example of the configuration of a numerical controller 1 according to the present disclosure. The numerical controller 1 comprises a drive unit 10, an input unit 20, a display unit 30 and a control and calculation unit 40.

Die Antriebseinheit 10 ist ein Mechanismus, der ein Werkstück und/oder ein Werkzeug in zumindest zwei Achsenrichtungen antreibt. Die Antriebseinheit verfügt über einen X-Achsen-Servomotor 12 und einen Z-Achsen-Servomotor 13, die das Werkstück und/oder das Werkzeug in der für die numerische Steuerung 1 festgelegten X-Achsenrichtung und Z-Achsenrichtung bewegen. Die Antriebseinheit weist eine X-Achsen-Servosteuereinheit 15 und eine Z-Achsen-Servosteuereinheit 16 auf, die die Position und die Geschwindigkeit des Werkstücks und/oder des Werkzeugs in den jeweiligen Achsenrichtungen den Positionen und Geschwindigkeiten des X-Achsen-Servomotors 12 und des Z-Achsen-Servomotors 13 gemäß steuern. Die Antriebseinheit umfasst einen Spindelmotor 11, der eine Spindel dreht, an der das Werkstück befestigt ist, und eine Spindel-Servosteuereinheit 14, die die Position des Spindelmotors 11 und die Drehung der Spindel, an der das Werkstück befestigt ist, steuert. In der vorliegenden Offenbarung werden der Einfachheit halber nur zwei Achsen, die X-Achse und die Z-Achse, beispielhaft beschrieben; die numerische Steuerung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auch mehr als drei Achsen oder mehrere Systeme (z. B. X1, X2, ...) für jede Achse steuern.The drive unit 10 is a mechanism that drives a workpiece and/or a tool in at least two axial directions. The driving unit has an X-axis servomotor 12 and a Z-axis servomotor 13, which move the workpiece and/or the tool in the X-axis direction and Z-axis direction set for the numerical controller 1. The driving unit has an X-axis servo control unit 15 and a Z-axis servo control unit 16 which position and speed the workpiece and/or the tool in the respective axis directions according to the positions and speeds of the X-axis servo motor 12 and the Control Z-axis servo motor 13 according to. The drive unit includes a spindle motor 11 which rotates a spindle to which the workpiece is fixed, and a spindle servo controller 14 which controls the position of the spindle motor 11 and the rotation of the spindle to which the workpiece is fixed. In the present disclosure, only two axes, the X-axis and the Z-axis, are described by way of example for the sake of simplicity; however, the numerical control is not limited to this and can also control more than three axes or multiple systems (e.g. X1, X2, ...) for each axis.

2 ist eine Darstellung, die schematisch die Achsenkonfiguration einer Werkzeugmaschine 110 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Die Werkzeugmaschine 110 wird durch die numerische Steuerung 1 gesteuert. Ein Werkzeughalter 51, an dem ein Schneidwerkzeug 50 der Werkzeugmaschine 110 befestigt ist, wird durch den X-Achsen-Servomotor 12 bzw. den Z-Achsen-Servomotor 13 der numerischen Steuerung 1 so gesteuert, dass er sich in Richtung der X-Achse und der Z-Achse bewegt. Das Werkstück 60 ist an einem Spindelstock 70 befestigt, wobei die Position und Drehung des Spindelstocks 70 durch den Spindelmotor 11 gesteuert werden. Das Werkstück 60 dreht sich an dem Spindelstock 70 um die Drehachse 71 des Spindelstocks 70. 2 12 is a diagram schematically showing the axis configuration of a machine tool 110 according to Embodiment 1. FIG. The machine tool 110 is controlled by the numerical controller 1 . A tool holder 51 on which a cutting tool 50 of the machine tool 110 is fixed is controlled by the X-axis servomotor 12 and the Z-axis servomotor 13 of the numerical controller 1 so as to move in the X-axis and moved along the Z-axis. The workpiece 60 is fixed to a headstock 70 with the position and rotation of the headstock 70 being controlled by the spindle motor 11 . The workpiece 60 rotates on the headstock 70 about the axis of rotation 71 of the headstock 70.

In 2 dreht sich der Spindelstock 70 um die Drehachse 71, während sich das Schneidwerkzeug 50 entlang einer Bewegungsbahn 52 bewegt, um eine Seitenfläche des Werkstücks 60 zu schneiden. Dabei stellt die Bewegungsbahn 52 in der Figur keine Vibrationen entlang einer Vorschubachse (X-Achse oder Z-Achse) dar. In der folgenden Beschreibung werden beim Vibrationsschneiden die Vibrationen entlang der Vorschubachse (des Werkzeugs) erzeugt. Dies stellt jedoch keine Einschränkung dar; da das Werkzeug und das Werkstück 60 nur relativ zueinander vibrieren müssen, kann auch die Spindel in Vibration versetzt werden.In 2 the headstock 70 rotates about the axis of rotation 71 while the cutting tool 50 moves along a trajectory 52 to cut a side surface of the workpiece 60 . Incidentally, the trajectory 52 in the figure does not represent vibrations along a feed axis (X-axis or Z-axis). In the following description, in vibration cutting, the vibrations are generated along the feed axis (of the tool). However, this is not a limitation; since the tool and workpiece 60 need only vibrate relative to each other, the spindle can also be vibrated.

Die Eingabeeinheit 20 umfasst Eingabeeinrichtungen wie eine Tastatur, Tasten und eine Maus und ermöglicht einem Benutzer die Eingabe von Befehlen, Bearbeitungsprogrammen, Parametern und dergleichen in die numerische Steuerung 1. Die Anzeigeeinheit 30 umfasst Anzeigeeinrichtungen wie eine Flüssigkristallanzeige und zeigt Informationen an, die von der Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 verarbeitet wurden.The input unit 20 includes input devices such as a keyboard, buttons, and a mouse, and allows a user to input commands, machining programs, parameters, and the like into the numerical controller 1. The display unit 30 includes display devices such as a liquid crystal display, and displays information generated by the controller - and calculation unit 40 have been processed.

Die Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 umfasst eine Eingabesteuereinheit 41, eine Dateneinstelleinheit 42, eine Speichereinheit 43, eine Anzeigebildverarbeitungseinheit 44, eine Analyseverarbeitungseinheit 45, eine Interpolationsverarbeitungseinheit 46, eine Spindelverarbeitungseinheit 47, eine Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitungseinheit 48 und eine Achsendatenausgabeeinheit 49.The control and calculation unit 40 includes an input control unit 41, a data setting unit 42, a storage unit 43, a display image processing unit 44, an analysis processing unit 45, an interpolation processing unit 46, a spindle processing unit 47, an acceleration/deceleration processing unit 48, and an axis data output unit 49.

Die Eingabesteuereinheit 41 empfängt Informationen, die von der Eingabeeinheit 20 eingegeben werden. Die Dateneinstelleinheit 42 speichert die von der Eingabesteuereinheit 41 empfangenen Informationen in der Speichereinheit 43. Wenn es sich bei der Eingabe beispielsweise um eine Bearbeitung eines Bearbeitungsprogramms 432 handelt, werden die bearbeiteten Inhalte in dem in der Speichereinheit 43 gespeicherten Bearbeitungsprogramm 432 wiedergegeben; wenn ein Parameter eingegeben wird, wird er in einem Speicherbereich für Parameter 431 in der Speichereinheit 43 gespeichert.The input control unit 41 receives information inputted from the input unit 20 . The data setting unit 42 stores the information received from the input control unit 41 in the storage unit 43. For example, when the input is editing of a machining program 432, the edited contents are reflected in the machining program 432 stored in the storage unit 43; when a parameter is input, it is stored in a parameter storage area 431 in the storage unit 43 .

Die Speichereinheit 43 speichert Informationen wie die Parameter 431, die bei der Verarbeitung der Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 zu verwenden sind, das auszuführende Bearbeitungsprogramm 432 und Bildschirmanzeigedaten 433, die an der Anzeigeeinheit 30 angezeigt werden sollen. Die Speichereinheit 43 umfasst einen gemeinsam genutzten Bereich 434 zum Speichern von temporär verwendeten Daten, die sich von den Parametern 431 und dem Bearbeitungsprogramm 432 unterscheiden. Die Anzeigebildverarbeitungseinheit 44 steuert die Anzeigeeinheit 30, um die in der Speichereinheit 43 gespeicherten Bildschirmanzeigedaten anzuzeigen.The storage unit 43 stores information such as the parameters 431 to be used in the processing of the control and calculation unit 40, the machining program 432 to be executed, and screen display data 433 to be displayed on the display unit 30. The storage unit 43 includes a shared area 434 for storing temporarily used data other than the parameters 431 and the machining program 432 . The display image processing unit 44 controls the display unit 30 to display the screen display data stored in the storage unit 43 .

Die Analyseverarbeitungseinheit 45 umfasst eine Bewegungsbefehl-Analyseeinheit 451 und eine Vibrationsbefehl-Analyseeinheit 452. Die Bewegungsbefehl-Analyseeinheit 451 liest das in der Speichereinheit 43 gespeicherte Bearbeitungsprogramm 432, das einen oder mehrere Befehlsblöcke (auch einfach als Blöcke bezeichnet) enthält, analysiert das gelesene Bearbeitungsprogramm 432 Block für Block und erzeugt einen Bewegungsbefehl in Bezug auf Bewegung, Drehung, Geschwindigkeit usw. für die in den Befehlsblöcken enthaltenen Achsen. Die Vibrationsbefehl-Analyseeinheit 452 analysiert, ob ein Vibrationsbefehl in dem Bearbeitungsprogramm 432 enthalten ist; wenn ein Vibrationsbefehl enthalten ist, erzeugt die Einheit Vibrationsbedingungen wie eine Vibrationsfrequenz und eine Vibrationsamplitude, die in dem Vibrationsbefehl enthalten sind. Die Interpolationsverarbeitungseinheit 46 und die Spindelverarbeitungseinheit 47 beziehen den von der Analyseverarbeitungseinheit 45 analysierten Bewegungsbefehl und Vibrationsbefehl.The analysis processing unit 45 includes a movement command analysis unit 451 and a vibration command analysis unit 452. The movement command analysis unit 451 reads the machining program 432 stored in the storage unit 43, which contains one or more command blocks (also simply referred to as blocks), analyzes the read machining program 432 Block by block and generates a motion command in terms of movement, rotation, speed, etc. for the axes contained in the command blocks. The vibration command analysis unit 452 analyzes whether a vibration command is included in the machining program 432; when a vibration command is included, the unit generates vibration conditions such as a vibration frequency and a vibration amplitude included in the vibration command. The interpolation processing unit 46 and the spindle processing unit 47 acquire the movement command and vibration command analyzed by the analysis processing unit 45 .

3 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein Bearbeitungsprogramm 432. Das Bearbeitungsprogramm 432 wird zeilenweise (oder blockweise) gelesen; der Bewegungsbefehl und der Vibrationsbefehl werden in der Analyseverarbeitungseinheit 45 analysiert; Antrieb und Vibration für jede Achse werden entsprechend jedem Befehl in der später beschriebenen Interpolationsverarbeitungseinheit 46 ausgeführt. Die Blöcke des Bearbeitungsprogramms bedeuten jeweils die Ausführung eines Spindeldrehzahlbefehls, Positionierung, Vibrationsschneiden und Drehen. Jeder Block enthält einen auszuführenden Befehl. Beispielsweise gibt der F-Befehl in „G1Z-10.F0.1“ die Bewegungsstrecke entlang der Vorschubachse (X-Achse oder Z-Achse) pro Umdrehung der Spindel an. Im Falle von F0.1 erfolgt die Bewegung entlang der Vorschubachse mit einer Geschwindigkeit von 0,1 mm/Umdrehung. Das Vibrationsschneiden wird entsprechend dem in solchen Befehlsblöcken enthaltenen Bewegungsbefehl und Vibrationsbefehl ausgeführt. 3 Fig. 12 is a diagram showing an example of a machining program 432. The machining program 432 is read line by line (or block by block); the movement command and the vibration command are analyzed in the analysis processing unit 45; Driving and vibration for each axis are performed in accordance with each command in the interpolation processing unit 46 described later. The blocks of the machining program mean execution of a spindle speed command, positioning, vibration cutting, and turning, respectively. Each block contains a command to be executed. For example, the F command in "G1Z-10.F0.1" specifies the amount of movement along the feed axis (X-axis or Z-axis) per revolution of the spindle. In the case of F0.1, the movement along the feed axis is at a speed of 0.1 mm/rev. Vibration cutting is performed according to the movement command and vibration command included in such command blocks.

Die Interpolationsverarbeitungseinheit 46 umfasst eine Phasendifferenz-Berechnungseinheit 462, eine Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit 463, eine Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464, eine Vibrationsbewegungsstrecken-Berechnungseinheit 465 und eine Bewegungsstrecken-Kombinationseinheit 466.The interpolation processing unit 46 includes a phase difference calculation unit 462, a vibration amplitude calculation unit 463, a vibration frequency calculation unit 464, a vibration moving distance calculation unit 465, and a moving distance combining unit 466.

Die Funktion der Interpolationsverarbeitungseinheit 46 wird anhand von 4 beschrieben. 4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für eine in der Interpolationsverarbeitungseinheit 46 berechnete Vibrationskurvenform zeigt. 4(a) zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung der zeitlichen Änderung der Spindeldrehzahl. Daraus geht hervor, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt t0 das Vibrationsschneiden entsprechend der Ausführung des Befehlsblocks beginnt und zum Zeitpunkt t2 die Spindeldrehzahl zunimmt. Solche Änderungen der Spindeldrehzahl werden in der unten beschriebenen Spindelverarbeitungseinheit 47 erfasst und an die Interpolationsverarbeitungseinheit 46 weitergeleitet.The function of the interpolation processing unit 46 is explained with reference to 4 described. 4 14 is a diagram showing an example of a vibration waveform calculated in the interpolation processing unit 46. FIG. 4(a) shows a representation to illustrate the change in the spindle speed over time. It can be seen that at a certain time t0, vibration cutting starts according to the execution of the command block, and at time t2, the spindle speed increases. Such changes in spindle speed are detected in the spindle processing unit 47 described below and forwarded to the interpolation processing unit 46 .

4(b) zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Vibrationsvorlaufposition R1 und der Vibrationsrücklaufposition R2. Die vertikale Achse stellt die Bewegungsstrecke entlang der Vorschubachse (X-Achse oder Z-Achse) dar. Die Vibrationsrücklaufposition R2 beginnt ihre Bewegung mit einer Zeitverzögerung von t1 - t0 relativ zur Vibrationsvorlaufposition R1. Die Phasendifferenz-Berechnungseinheit 462 berechnet Phasendifferenzen (W und W in der Figur), die jeweils der Zeitverzögerung von t1 - t0 der Vibrationsrücklaufposition R2 relativ zur Vibrationsvorlaufposition R1 entsprechen. Die Phasendifferenz-Berechnungseinheit 462 berechnet die Phasendifferenz W wie später beschrieben entsprechend einer Änderung der Spindeldrehzahl während der Ausführung des Befehlsblocks neu. Zwei Arten von Bahnen, d. h. die Vibrationsvorlaufposition R1 und die Vibrationsrücklaufposition R2, werden unter Verwendung der Phasendifferenz erstellt, die auf Basis der Vibrationsbedingungen und der Bearbeitungsbedingungen berechnet wurde. 4(b) Fig. 12 is a diagram showing the relationship between the vibration forward position R1 and the vibration return position R2. The vertical axis represents the distance of travel along the feed axis (X-axis or Z-axis). The vibratory return position R2 begins its movement with a time lag of t1 - t0 relative to the vibratory advance position R1. The phase difference calculation unit 462 calculates phase differences (W and W in the figure) each corresponding to the time delay from t1 - t0 of the vibration return position R2 relative to the vibration advance position R1. The phase difference calculation unit 462 recalculates the phase difference W as described later according to a change in the spindle speed during execution of the command block. Two types of trajectories, ie, the vibration advance position R1 and the vibration return position R2, are prepared using the phase difference calculated based on the vibration conditions and the machining conditions.

Die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit 463 berechnet die Vibrationsamplitude, bei der es sich um die Differenz zwischen der Bewegungsstrecke der Vibrationsvorlaufposition R1 und der der Vibrationsrücklaufposition R2 handelt, zu jedem Zeitpunkt vom Start bis zum Ende des Befehlsblocks. 4(c) zeigt die zeitliche Veränderung der Vibrationsamplitude während des Zeitraums, in dem der Prozess zum Zeitpunkt t0 beginnt und zum Zeitpunkt t4 endet.The vibration amplitude calculation unit 463 calculates the vibration amplitude, which is the difference between the moving distance of the vibration forward position R1 and that of the vibration reverse position R2, at each time point from the start to the end of the command block. 4(c) shows the change in vibration amplitude over time during the period in which the process starts at time t0 and ends at time t4.

Die Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464 berechnet die Vibrationsfrequenz aus der Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung und der Spindeldrehzahl. 5 ist eine Darstellung, die schematisch die Beziehung zwischen der Vibrationsvorlaufposition R1 und der Vibrationsrücklaufposition R2 zeigt. Das Bezugszeichen R3 von 5 bezeichnet eine Bewegungsbahn entlang einer der Vorschubachsen (X-Achse oder Z-Achse); die gerade Linie, die die Positionen der Maxima der Bewegungsbahn R3 verbindet, ist die Vibrationsvorlaufposition R1, und die gerade Linie, die die Positionen der Minima davon verbindet, ist die Vibrationsrücklaufposition R2. Die Figur zeigt die Beziehungen zwischen der Vibrationsamplitude A, bei der es sich um die Differenz zwischen der Vibrationsvorlaufposition R1 und der Vibrationsrücklaufposition R2 handelt, dem Vorschubbetrag F entlang der Vorschubachse pro Spindelumdrehung und der pro Spindelumdrehung benötigten Zeit T. Wie in 5 dargestellt ist, wird eine Vibrationsfrequenz von 350 Hz berechnet, wenn die Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung 3,5 und die Spindeldrehzahl 6000 U/min beträgt.The vibration frequency calculation unit 464 calculates the vibration frequency from the number of vibrations per spindle revolution and the spindle speed. 5 Fig. 12 is a diagram schematically showing the relationship between the vibration advance position R1 and the vibration return position R2. The reference character R3 of 5 denotes a trajectory along one of the feed axes (X-axis or Z-axis); the straight line connecting the maximum positions of the trajectory R3 is the vibration advance position R1, and the straight line connecting the minimum positions thereof is the vibration return position R2. The figure shows the relationships between the vibration amplitude A, which is the difference between the vibration advance position R1 and the vibration return position R2, the feed amount F along the feed axis per spindle revolution, and the required time T per spindle revolution. As in 5 , a vibration frequency of 350 Hz is calculated when the number of vibrations per spindle revolution is 3.5 and the spindle speed is 6000 rpm.

Die Vibrationsbewegungsstrecken-Berechnungseinheit 465 berechnet eine Vibrationsbewegungsstrecke, die sich aus der Differenz zwischen der Vibrationsvorlaufposition R1 und der Vibrationsrücklaufposition R2 multipliziert mit der Vibrationskurvenform zu jedem Zeitpunkt ergibt (4 (d)). Die Bewegungsstrecken-Kombinationseinheit 466 berechnet eine kombinierte Bewegungsstrecke durch Kombination der Befehlsbewegungsstrecke und der Vibrationsbewegungsstrecke, die für jeden Block analysiert werden (4(e)).The vibration moving distance calculation unit 465 calculates a vibration moving distance which is the difference between the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2 multiplied by the vibration waveform at each time ( 4 (d) ). The moving distance combining unit 466 calculates a combined moving distance by combining the command moving distance and the vibration moving distance analyzed for each block ( 4(e) ).

Die Spindelverarbeitungseinheit 47 umfasst eine Spindeldrehbefehl-Erzeugungseinheit 471 und eine Spindeldrehzahl-Berechnungseinheit 472. Die Spindeldrehbefehl-Erzeugungseinheit 471 berechnet eine Drehzahl, die dem Spindelmotor 11 in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsprogramm 432 angewiesen werden soll, und gibt einen Drehzahlbefehl an die Achsendatenausgabeeinheit 49 aus. Die Spindeldrehzahl-Berechnungseinheit 472 bezieht die Phase des Spindelmotors 11 von einem Detektor (nicht dargestellt), wie beispielsweise einem am Spindelmotor 11 angebrachten Drehgeber, und berechnet die Spindeldrehzahl. Alternativ kann die Spindeldrehzahl auch auf Basis von Signalen berechnet werden, die von der Spindel-Servosteuereinheit 14 zurückgegeben werden. Die Spindelverarbeitungseinheit 47 überwacht die Spindeldrehzahl während der Ausführung des Befehlsblocks, um Änderungen der Spindeldrehzahl zu erfassen. Zum Beispiel ermöglicht die kontinuierliche Berechnung der Spindeldrehzahl durch die Spindeldrehzahl-Berechnungseinheit 472 während der Ausführung des Befehlsblocks, dass die Spindelverarbeitungseinheit 47 Änderungen der Spindeldrehzahl erfassen kann. Die Spindelverarbeitungseinheit 47 sendet die kontinuierlich berechnete Spindeldrehzahl fortlaufend an die Interpolationsverarbeitungseinheit 46.The spindle processing unit 47 includes a spindle rotation command generation unit 471 and a spindle rotation speed calculation unit 472. The spindle rotation command generation unit 471 calculates a rotation speed to be instructed to the spindle motor 11 in accordance with the machining program 432, and outputs a rotation speed command to the axis data output unit 49. The spindle speed calculation unit 472 obtains the phase of the spindle motor 11 from a detector (not shown) such as an encoder attached to the spindle motor 11 and calculates the spindle speed. Alternatively, the spindle speed can be calculated based on signals returned from the spindle servo controller 14 . The spindle processing unit 47 monitors the spindle speed during execution of the instruction block to detect changes in spindle speed. For example, the continuous calculation of spindle speed by spindle speed calculation unit 472 during execution of the instruction block allows spindle processing unit 47 to detect changes in spindle speed. The spindle processing unit 47 continuously sends the continuously calculated spindle speed to the interpolation processing unit 46.

Die Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitungseinheit 48 wandelt die kombinierte Bewegungsstrecke für jede Antriebsachse, die von der Interpolationsverarbeitungseinheit 46 ausgegeben wird, in einen Bewegungsbefehl pro Zeiteinheit um, der eine Beschleunigung und Verzögerung in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Beschleunigungs-/Verzögerungsmuster beinhaltet. Die Achsendatenausgabeeinheit 49 gibt an jede Achse der Antriebseinheit 10 einen Spindeldrehbefehl sowie den Bewegungsbefehl und Vibrationsbefehl für die Vorschubachse aus, die von der Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitungseinheit 48 verarbeitet wurden.The acceleration/deceleration processing unit 48 converts the combined movement distance for each drive axis, which is output from the interpolation processing unit 46, into a movement command per unit time that performs acceleration and deceleration in accordance with a predetermined acceleration movement/delay pattern included. The axis data output unit 49 outputs, to each axis of the drive unit 10 , a spindle rotation command and the movement command and vibration command for the feed axis processed by the acceleration/deceleration processing unit 48 .

Nun wird der Grund für die Neuberechnung der Phasendifferenz W erläutert. Ein im Bearbeitungsprogramm 432 definiertes Vibrationsamplituden-Vorschub-Verhältnis Q ist das Verhältnis der Vibrationsamplitude A zum Vorschubbetrag pro Spindelumdrehung F und wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. Q = A/F

Figure DE112020007163T5_0001
The reason why the phase difference W is recalculated will now be explained. A vibration amplitude-feed ratio Q defined in the machining program 432 is the ratio of the vibration amplitude A to the feed amount per spindle revolution F, and is expressed by the following equation (1). Q = A/F
Figure DE112020007163T5_0001

Es wird angenommen, dass die pro Spindeldrehung erforderliche Zeit T ist. Dann haben die Phasendifferenz W, die Vibrationsamplitude A und der Vorschubbetrag F pro Spindelumdrehung die Beziehung gemäß der folgenden Gleichung (2), wobei Gleichung (3) über die Phasendifferenz W aus Gleichung (1) und (2) abgeleitet wird. A / W = F/T

Figure DE112020007163T5_0002
W = AT/F = QT
Figure DE112020007163T5_0003
It is assumed that the time required per spindle rotation is T. Then, the phase difference W, the vibration amplitude A and the feed amount F per spindle revolution have the relationship according to the following Equation (2), where Equation (3) is derived via the phase difference W from Equations (1) and (2). A / W = F/T
Figure DE112020007163T5_0002
W = AT/F = QT
Figure DE112020007163T5_0003

Gleichung (3) zeigt, dass sich die Phasendifferenz W in Abhängigkeit von der pro Spindelumdrehung benötigten Zeit T erhöht oder verringert, wenn sich die pro Spindelumdrehung benötigte Zeit T bei einer Änderung der Spindeldrehzahl während der Ausführung eines Blocks ändert.Equation (3) shows that the phase difference W increases or decreases depending on the time T per spindle revolution when the time T per spindle revolution changes with a change in spindle speed during the execution of a block.

6 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für eine Vibrationskurvenform, die von einer Interpolationsverarbeitungseinheit nach dem Stand der Technik berechnet wurde. In 4 wird die Phasendifferenz W in Bezug auf eine Erhöhung der Spindeldrehzahl neu berechnet, in 6 ist die Phasendifferenz W jedoch fest, wie in 6(b) gezeigt ist. Erhöht sich die Spindeldrehzahl während der Ausführung des Befehlsblocks, indem der prozentuale Befehlswert durch konstante Oberflächengeschwindigkeitssteuerung oder Spindel-Override geändert wird, und wird die Phasendifferenz W bei der im Befehlsblock angegebenen Vibrationsbedingung konstant gehalten, erhöht sich nach Änderung der Spindeldrehzahl die Vibrationsamplitude, d. h. die Differenz zwischen der Vibrationsvorlaufposition R1 und der Vibrationsrücklaufposition R2, wie in den 6(c) bis 6(e) dargestellt ist. Solche Schwankungen können zu einer übermäßigen Amplitude an Werkzeugmaschinenkomponenten usw. führen. Bleibt dagegen die Phasendifferenz W bei einer Verlangsamung der Spindeldrehzahl konstant, reicht die Vibrationsamplitude nicht aus, um die Späne zu brechen, was zu einer schlechten Bearbeitung führen kann. 6 Fig. 12 is a diagram showing an example of a vibration waveform calculated by a prior art interpolation processing unit. In 4 the phase difference W is recalculated with respect to an increase in spindle speed, in 6 however, the phase difference W is fixed, as in 6(b) is shown. During the execution of the command block, if the spindle speed increases by changing the percentage command value by constant surface speed control or spindle override, and the phase difference W is kept constant under the vibration condition specified in the command block, after changing the spindle speed, the vibration amplitude, that is, the difference, increases between the vibration forward position R1 and the vibration return position R2 as shown in FIGS 6(c) until 6(e) is shown. Such fluctuations can result in excessive amplitude on machine tool components, etc. On the other hand, if the phase difference W remains constant when the spindle speed is slowed down, the vibration amplitude is not enough to break the chips, which may result in poor machining.

Im Gegensatz dazu wird in 4 die Phasendifferenz W' nach der Änderung der Spindeldrehzahl neu berechnet, um eine Schwankung der Vibrationsamplitude als Reaktion auf die Änderung der Spindeldrehzahl während der Ausführung des Befehlsblocks zu unterbinden. Auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz W' wird die Bahn der Vibrationsrücklaufposition R2 angepasst, um eine Schwankung der Vibrationsamplitude zu vermeiden. Auf diese Weise können Störungen beseitigt werden, die durch eine übermäßige oder unzureichende Vibrationsamplitude verursacht werden.In contrast, in 4 recalculates the phase difference W' after the spindle speed change to suppress the vibration amplitude from fluctuating in response to the spindle speed change during the execution of the command block. Based on the recalculated phase difference W', the trajectory of the vibration return position R2 is adjusted to avoid fluctuation of the vibration amplitude. In this way, interference caused by excessive or insufficient vibration amplitude can be eliminated.

In der Praxis durchläuft die Vibrationsamplitudenkomponente eine Positionsschleifenverstärkung, bevor der Servomotor angetrieben wird. Da die Positionsschleifenverstärkung als Tiefpassfilter dient, tritt eine Amplitudendämpfung auf, wenn die Vibrationsfrequenz der Vorschubachse zunimmt. Daher berechnet die Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464 gemäß einer bevorzugten weiteren Konfiguration die Amplitudendämpfung auf Basis der Vibrationsfrequenz. Bei Änderung der Vibrationsamplitude auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz ändert die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit 463 die Vibrationsamplitude, um die Amplitudendämpfung zu unterbinden. Auf diese Weise kann die Dämpfung der Vibrationsamplitude in Bezug auf den Anstieg oder die Abnahme der Vibrationsfrequenz, die durch Veränderungen der Spindeldrehzahl verursacht wird, abgeschwächt werden, wodurch Probleme, die durch eine übermäßige oder unzureichende Vibrationsamplitude verursacht werden, beseitigt werden. Eine solche Vibrationsdämpfungsunterdrückung kann mit den unten beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden.In practice, the vibration amplitude component goes through a position loop gain before the servo motor is driven. Because the position loop gain acts as a low-pass filter, amplitude roll-off occurs as the vibration frequency of the feed axis increases. Therefore, according to another preferred configuration, the vibration frequency calculation unit 464 calculates the amplitude attenuation based on the vibration frequency. When the vibration amplitude is changed based on the recalculated phase difference, the vibration amplitude calculation unit 463 changes the vibration amplitude to suppress the amplitude damping. In this way, the damping of vibration amplitude with respect to the increase or decrease in vibration frequency caused by changes in spindle speed can be weakened, thereby eliminating problems caused by excessive or insufficient vibration amplitude. Such vibration damping suppression can be combined with the embodiments described below.

Die Prozedur zum Neueinstellen der Vibrationsbedingungen in Ausführungsform 1 wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 7 beschrieben. Die Prozedur des Flussdiagramms stellt ein numerisches Steuerungsverfahren der numerischen Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.The procedure for resetting the vibration conditions in embodiment 1 will be explained with reference to the flow chart of FIG 7 described. The procedure of the flowchart represents a numerical control method of the numerical controller 1 according to the present disclosure.

In Schritt S101 wird ein im Bearbeitungsprogramm 432 enthaltener Befehlsblock ausgeführt, und die Vibrationsbedingungen werden festgelegt. In Schritt S102 werden die Spindeldrehung und die Bearbeitung gestartet. In Schritt S103 erfasst die Spindelverarbeitungseinheit 47, ob es eine Änderung der Spindeldrehzahl gibt oder nicht. Wenn eine Änderung der Spindeldrehzahl erfasst wird, wird die Prozedur mit Schritt S105 fortgesetzt. Wenn es keine Änderung der Spindeldrehzahl gibt, werden die im Befehlsblock definierten Vibrationsbedingungen in Schritt S104 beibehalten. In Schritt S105 berechnet die Phasendifferenz-Berechnungseinheit 462 die Phasendifferenz W neu, um eine Schwankung der Vibrationsamplitude A nach der Änderung der Spindeldrehzahl zu unterbinden. Um eine Schwankung der Vibrationsamplitude A zu unterbinden, ist die Vibrationsamplitude A vor und nach der Änderung der Spindeldrehzahl während der Ausführung des Befehlsblocks idealerweise konstant. Ein vollkommen konstanter Wert ist jedoch nicht erforderlich. Schwankungen aufgrund verschiedener Faktoren bei der tatsächlichen Bearbeitung, wie beispielsweise der Rechenleistung der Steuerungs- und Berechnungseinheit 40, des Bearbeitungsprogramms 432 usw., sind zulässig. In Schritt S106 passt die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit 463 die Bewegungsbahn der Vibrationsrücklaufposition R2 auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz W an, wodurch sich die Vibrationsamplitude A ändert.In step S101, a command block included in the machining program 432 is executed, and the vibration conditions are set. In step S102, spindle rotation and machining are started. In step S103, the spindle processing unit 47 detects whether or not there is a change in spindle speed. When a change in spindle speed is detected, the procedure advances to step S105. If there is no change in spindle speed, the vibration conditions defined in the command block are maintained in step S104. Calculated in step S105 the phase difference calculation unit 462 resets the phase difference W in order to suppress the vibration amplitude A from fluctuating after the spindle speed is changed. Ideally, in order to suppress the fluctuation of the vibration amplitude A, the vibration amplitude A is constant before and after the spindle speed is changed during the execution of the command block. However, a perfectly constant value is not required. Fluctuations due to various factors in actual machining, such as the computing power of the control and calculation unit 40, the machining program 432, etc. are allowed. In step S106, the vibration amplitude calculation unit 463 adjusts the trajectory of the vibration return position R2 based on the recalculated phase difference W, whereby the vibration amplitude A changes.

In Schritt S107 wird bestimmt, ob die Ausführung des Befehlsblocks beendet ist. Wenn die Ausführung des Befehlsblocks noch nicht beendet ist, kehrt die Prozedur zu dem Zeitpunkt vor Schritt S103 zurück, und die Überwachung der Spindeldrehzahl wird wiederholt. Wenn die Ausführung des Befehlsblocks beendet ist, wird die Prozedur beendet.In step S107, it is determined whether the execution of the command block has ended. If the execution of the command block has not yet ended, the procedure returns to the point before step S103 and the spindle speed monitoring is repeated. When the command block finishes executing, the procedure ends.

Wie oben beschrieben wurde, ist die numerische Steuerung 1 gemäß Ausführungsform 1 eine numerische Steuerung, die eine Steuerung durchführt, um das Werkzeug und das Werkstück 60 relativ zueinander in Vibration zu versetzen. Die numerische Steuerung 1 umfasst: die Spindelverarbeitungseinheit 47, die eine Änderung der Spindeldrehzahl erfasst; die Phasendifferenz-Berechnungseinheit 462, die eine Phasendifferenz berechnet, bei der es sich um die Zeitverzögerung der Vibrationsrücklaufposition relativ zur Vibrationsvorlaufposition handelt; und die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit 463, die die Vibrationsamplitude aus der Differenz der Bewegungsstrecke zwischen der Vibrationsvorlaufposition und der Vibrationsrücklaufposition berechnet. Wenn die Spindelverarbeitungseinheit 47 eine Änderung der Spindeldrehzahl während der Ausführung des Befehlsblocks des Bearbeitungsprogramms erfasst, berechnet die Phasendifferenz-Berechnungseinheit 462 die Phasendifferenz neu, um eine Änderung der Vibrationsamplitude aufgrund der Änderung der Spindeldrehzahl zu unterbinden, wobei die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit 463 die Vibrationsamplitude auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz ändert. Diese Konfiguration ermöglicht selbst bei einer Änderung der Spindeldrehzahl eine dynamische Reaktion der Vibrationsbedingungen des Vibrationsschneidens auf die Änderung, verhindert ein Versagen des Spanbruchs und ermöglicht somit die Bearbeitung in einem breiten Bereich von Bedingungen innerhalb der Belastung, der die Werkzeugmaschine und das Schneidwerkzeug standhalten können.As described above, the numerical controller 1 according to Embodiment 1 is a numerical controller that performs control to vibrate the tool and the workpiece 60 relative to each other. The numerical controller 1 includes: the spindle processing unit 47 that detects a change in spindle speed; the phase difference calculation unit 462 which calculates a phase difference which is the time delay of the vibration return position relative to the vibration advance position; and the vibration amplitude calculation unit 463 which calculates the vibration amplitude from the difference in moving distance between the vibration forward position and the vibration backward position. When the spindle processing unit 47 detects a change in the spindle speed during execution of the command block of the machining program, the phase difference calculation unit 462 recalculates the phase difference to suppress a change in the vibration amplitude due to the change in the spindle speed, the vibration amplitude calculation unit 463 calculating the vibration amplitude based on of the newly calculated phase difference changes. This configuration enables dynamic response of the vibration conditions of vibration cutting to the change even when the spindle speed changes, prevents chip breaking failure, and thus enables machining in a wide range of conditions within the load that the machine tool and cutting tool can withstand.

Ausführungsform 2Embodiment 2

Die numerische Steuerung 1 gemäß Ausführungsform 2 umfasst ferner eine Vibrationszahl-Änderungseinheit 461. 8 dient zur Beschreibung der numerischen Steuerung 1 gemäß Ausführungsform 2, auf die Beschreibung der Konfiguration von Einheiten, die denen von Ausführungsform 1 entsprechen, wird jedoch verzichtet.The numerical controller 1 according to Embodiment 2 further includes a vibration number changing unit 461. 8th is intended to describe the numerical controller 1 according to Embodiment 2, but the description of the configuration of units that are the same as those of Embodiment 1 will be omitted.

Wie in Ausführungsform 1 beschrieben wurde, wird die Vibrationsfrequenz beim Vibrationsschneiden aus der Spindeldrehzahl und der Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung berechnet. Wenn sich die Spindeldrehzahl während der Ausführung eines Befehlsblocks erhöht, wird zudem die Vibrationsfrequenz zu hoch, was zu einer übermäßigen Belastung von Werkzeugmaschinenkomponenten (z. B. Kugelumlaufspindeln), Servomotoren und Schneidwerkzeugen führen kann. Daher ändert die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 in Reaktion auf Änderungen der Spindeldrehzahl während der Ausführung eines Befehlsblocks dynamisch die Anzahl der Vibrationen pro Spindeldrehung.As described in Embodiment 1, the vibration frequency in vibration cutting is calculated from the spindle speed and the number of vibrations per spindle revolution. In addition, if the spindle speed increases during the execution of a command block, the vibration frequency becomes too high, which can cause undue stress on machine tool components (eg, ball screws), servo motors, and cutting tools. Therefore, the number of vibrations changing unit 461 dynamically changes the number of vibrations per spindle rotation in response to changes in spindle speed during execution of a command block.

9 ist eine Darstellung, die schematisch die Achsenkonfiguration einer Werkzeugmaschine 110 gemäß Ausführungsform 2 zeigt. Die Figur zeigt ein Beispiel für die Stirnseitenbearbeitung mit konstanter Oberflächengeschwindigkeitssteuerung an einem Werkstück 60. Während sich der Spindelstock 70 um die Drehachse 71 dreht, bewegt sich das Schneidwerkzeug 50 entlang der Bewegungsbahn 53, um die Stirnfläche des Werkstücks 60 zu bearbeiten. Bei einer konstanten Schneidgeschwindigkeitssteuerung wird die Spindeldrehzahl so gesteuert, dass die Umfangsgeschwindigkeit in Bezug auf Änderungen entlang der X-Achse konstant ist. Je kleiner der Bearbeitungsradius während der Ausführung des Befehlsblockes ist (d. h. je näher die X-Koordinate am Zentrum liegt), desto schneller wird die Spindeldrehzahl, wobei die Vibrationsfrequenz proportional zur Spindeldrehzahl steigt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Stirnseitenbearbeitung mit konstanter Oberflächengeschwindigkeitssteuerung ein Beispiel ist, bei dem die Vibrationsfrequenz während der Ausführung des Befehlsblockes variiert, wobei die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Steuerung beschränkt ist. 9 12 is a diagram schematically showing the axis configuration of a machine tool 110 according to Embodiment 2. FIG. The figure shows an example of face machining with constant surface velocity control on a workpiece 60. As headstock 70 rotates about pivot axis 71, cutting tool 50 moves along trajectory 53 to machine the face of workpiece 60. In constant cutting speed control, the spindle speed is controlled so that the peripheral speed is constant with respect to changes along the X-axis. The smaller the machining radius during execution of the command block (ie, the closer the X coordinate is to the center), the faster the spindle speed becomes, with the vibration frequency increasing in proportion to the spindle speed. It is noted that face machining with constant surface speed control is an example in which the vibration frequency varies during execution of the command block, and the present disclosure is not limited to this control.

Die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 vergleicht die von der Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464 berechnete Vibrationsfrequenz mit einem festgelegten Schwellwert der Vibrationsfrequenz. Die Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464 berechnet die Vibrationsfrequenz kontinuierlich während der Ausführung eines Befehlsblocks, wobei die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die Veränderungen der Vibrationsfrequenz überwacht. Wenn die berechnete Vibrationsfrequenz außerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereichs liegt, ändert die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die aktuell eingestellte Anzahl von Vibrationen pro Spindelumdrehung und steuert die Werkzeugmaschine 110 so, dass sie innerhalb des Vibrationsfrequenzbereichs betrieben werden kann.The vibration number changing unit 461 compares the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464 with a set threshold value of the vibration frequency. The vibration frequency calculation unit 464 continuously calculates the vibration frequency lich during the execution of a command block, the vibration number changing unit 461 monitors the changes in the vibration frequency. When the calculated vibration frequency is outside the vibration frequency range determined by the threshold value, the vibration number changing unit 461 changes the currently set number of vibrations per spindle revolution and controls the machine tool 110 to operate within the vibration frequency range.

10 zeigt schematisch die Änderung der Anzahl der Vibrationen. 10 (a) zeigt eine Situation, in der die Koordinate der X-Achse, die die Vorschubachse ist, im Laufe der Zeit von 50 auf 0 abnimmt, wobei sich das Schneidwerkzeug 50 entlang der Bewegungsbahn 53 in Richtung der Drehachse 71 bewegt, um das Werkstück 60 zu bearbeiten. 10 (b) zeigt die Änderung der Spindeldrehzahl, wobei sich ergibt, dass die Spindeldrehzahl mit abnehmender X-Achsenposition auf 4500 U/min ansteigt und dann konstant wird. 10(c) zeigt die Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung, die von der Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 eingestellt wird. 10(d) zeigt die von der Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464 berechnete Vibrationsfrequenz. 10 shows schematically the change in the number of vibrations. 10 (a) 12 shows a situation where the coordinate of the X-axis, which is the feed axis, decreases from 50 to 0 over time, with the cutting tool 50 moving along the trajectory 53 toward the rotary axis 71 to machine the workpiece 60 . 10(b) Figure 12 shows the change in spindle speed, revealing that as the X-axis position decreases, the spindle speed increases to 4500 rpm and then becomes constant. 10(c) FIG. 12 shows the number of vibrations per spindle revolution set by the vibration number changing unit 461. FIG. 10(d) FIG. 12 shows the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464. FIG.

Ein wirksamer Spanbruch beim Vibrationsschneiden setzt voraus, dass die Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung keine natürliche Zahl ist, wobei die ideale Anzahl an Vibrationen mit Hilfe von n als n + 0,5 (n=0, 1, 2 ...) ausgedrückt wird. Hierbei ist n gleich 0 oder eine natürliche Zahl. Ein wirksamer Spanbruch bedeutet, dass die Späne in durchschnittlich kürzere Späne zerkleinert werden und nicht in Späne mit unterschiedlicher Länge. Eine Abweichung von n + 0,5 führt zu einer gewissen Schwankung der Spanlänge, eine Abweichung ist jedoch akzeptabel, wenn sie keine wesentlichen Auswirkungen auf die Bearbeitung hat. Als wesentliche Auswirkung auf die Bearbeitung gilt das Auftreten von Spanbruchversagen oder eine Abweichung der Spanlänge von beispielsweise ±50% oder mehr.Effective chip breaking in vibratory cutting requires that the number of vibrations per spindle revolution is not a natural number, with the ideal number of vibrations being expressed using n as n + 0.5 (n=0, 1, 2...). . Here, n is 0 or a natural number. Efficient chip breaking means that the chips are broken up into shorter chips on average, rather than into chips of different lengths. A variation of n + 0.5 will result in some variation in chip length, but a variation is acceptable if it does not significantly affect machining. The occurrence of chip breaking failure or a variation in chip length of, for example, ±50% or more is considered to be a significant effect on machining.

In 10(c) ist als Beispiel für den Anfangswert der Anzahl der Vibrationen, die vom Bearbeitungsprogramm 432 festgelegt wird, auf 3,5 eingestellt. 10(d) zeigt ein Beispiel für einen auf 100 Hz festgelegten Schwellwert der Vibrationsfrequenz. Der festgelegte Vibrationsfrequenzschwellwert wird in der Speichereinheit 43 als Parameter 431 gespeichert. Der als Parameter 431 festgelegte Vibrationsfrequenzschwellwert kann in Abhängigkeit von der Rückmeldung bezüglich der Belastung der Werkzeugmaschine oder des Schneidwerkzeugs dynamisch verändert werden.In 10(c) is set to 3.5 as an example of the initial value of the number of vibrations set by the machining program 432. 10(d) shows an example of a vibration frequency threshold set to 100 Hz. The set vibration frequency threshold is stored in the storage unit 43 as a parameter 431 . The vibration frequency threshold set as parameter 431 may be dynamically changed in response to feedback regarding the loading of the machine tool or cutting tool.

Wenn der obere Schwellwert der Vibrationsfrequenz 100 Hz beträgt, sind die für die Anzahl der Vibrationen von 3,5, 2,5, 1,5 und 0,5 pro Spindelumdrehung entlang der Vorschubachse zulässigen Spindeldrehzahlen wie folgt: 100 ( Hz ) × 60 ( s ) / 3,5 ( mal/U ) = 1714 ( U/min )

Figure DE112020007163T5_0004
100 ( Hz ) × 60 ( s ) / 2,5 ( mal/U ) = 2400 ( U/min )
Figure DE112020007163T5_0005
100 ( Hz ) × 60 ( s ) / 1,5 ( mal/U ) = 4000 ( U/min )
Figure DE112020007163T5_0006
100 ( Hz ) × 60 ( s ) / 0,5 ( mal/U ) = 12000 ( U/min )
Figure DE112020007163T5_0007
If the upper threshold of the vibration frequency is 100 Hz, the spindle speeds allowed for the number of vibrations of 3.5, 2.5, 1.5 and 0.5 per spindle revolution along the feed axis are as follows: 100 ( Hz ) × 60 ( s ) / 3.5 ( times/u ) = 1714 ( rpm )
Figure DE112020007163T5_0004
100 ( Hz ) × 60 ( s ) / 2.5 ( times/u ) = 2400 ( rpm )
Figure DE112020007163T5_0005
100 ( Hz ) × 60 ( s ) / 1.5 ( times/u ) = 4000 ( rpm )
Figure DE112020007163T5_0006
100 ( Hz ) × 60 ( s ) / 0.5 ( times/u ) = 12000 ( rpm )
Figure DE112020007163T5_0007

Wenn sich das Schneidwerkzeug 50 bezüglich der X-Achsenkoordinate von 50 in Richtung 0 bewegt und die Spindeldrehzahl bei konstanter Oberflächengeschwindigkeitssteuerung zunimmt, überschreitet die Vibrationsfrequenz den Schwellwert von 100 Hz, wenn der Anfangswert der Vibrationszahl 3,5 beträgt und die Spindeldrehzahl 1714 U/min übersteigt. Die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 ändert daher die Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung während der Ausführung des Befehlsblockes von 3,5 auf 2,5. Dadurch wird die berechnete Vibrationsfrequenz so gesteuert, dass sie innerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereichs (100 Hz oder weniger) liegt. In der obigen Darstellung wird nur der obere Schwellwert für die Vibrationsfrequenz festgelegt; es kann jedoch auch ein unterer Schwellwert (z. B. 10 Hz) festgelegt werden, und die berechnete Vibrationsfrequenz kann innerhalb des durch die Schwellwerte festgelegten Vibrationsfrequenzbereichs (in diesem Fall vom unteren Schwellwert von 10 Hz bis zum oberen Schwellwert von 100 Hz) gesteuert werden.When the cutting tool 50 moves toward 0 with respect to the X-axis coordinate of 50 and the spindle speed increases with constant surface speed control, the vibration frequency exceeds the threshold value of 100 Hz when the initial value of the vibration number is 3.5 and the spindle speed exceeds 1714 rpm . Therefore, the number of vibrations changing unit 461 changes the number of vibrations per spindle revolution from 3.5 to 2.5 during execution of the command block. This controls the calculated vibration frequency to be within the vibration frequency range (100 Hz or less) determined by the threshold. In the above illustration, only the upper threshold for the vibration frequency is specified; however, a lower threshold (e.g. 10 Hz) can also be specified and the calculated vibration frequency can be controlled within the vibration frequency range specified by the thresholds (in this case from the lower threshold of 10 Hz to the upper threshold of 100 Hz). .

Die Anzahl der Vibrationen wird geändert, indem sie von ihrem Anfangswert unter Verwendung einer natürlichen Zahl erhöht oder erniedrigt wird, wobei es sich bei der auszuwählenden Anzahl von Vibrationen um diejenige handelt, die die Vibrationsfrequenz in den durch den Schwellwert bestimmten Frequenzbereich bringt und den Unterschied vor und nach der Änderung minimiert. Wenn beispielsweise die ursprüngliche Vibrationszahl 3,5 beträgt und 2,5 die Vibrationsfrequenz nicht in den durch den Schwellwert bestimmten Frequenzbereich bringt, dann wird 1,5 als nächster Kandidat für die Vibrationszahl ausgewählt.The number of vibrations is changed by increasing or decreasing from its initial value using a natural number, where the number of vibrations to be selected is that which brings the vibration frequency within the frequency range determined by the threshold and the difference before and minimized after the change. For example, if the original vibration count is 3.5 and 2.5 does not bring the vibration frequency into the frequency range determined by the threshold, then 1.5 is selected as the next candidate vibration count.

Eine Prozedur zum Neueinstellen der Vibrationsbedingungen in Ausführungsform 2 wird als Nächstes unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 11 beschrieben. Die Prozedur des Flussdiagramms zeigt ein numerisches Steuerungsverfahren der numerischen Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bezüglich 11 wurden doppelte Beschreibungen der gleichen Schritte wie in 7 weggelassen. Die Schritte S201 bis S206 sind die gleichen wie die Schritte S101 bis S 106 und Schritt S209 entspricht S107, so dass deren Beschreibungen weggelassen werden.A procedure for resetting the vibration conditions in Embodiment 2 will be described next with reference to the flowchart of FIG 11 described. The procedure of the flowchart shows a numerical control method of the numerical controller 1 according to the present disclosure. With reference to 11 were duplicate descriptions of the same steps as in 7 omitted. Steps S201 to S206 are the same as steps S101 to S106, and step S209 corresponds to S107, so the descriptions thereof are omitted.

In Schritt S207 vergleicht die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die von der Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464 berechnete Vibrationsfrequenz mit dem eingestellten Vibrationsfrequenzschwellwert, um zu bestimmen, ob die berechnete Vibrationsfrequenz innerhalb des durch den Schwellwert festgelegten Vibrationsfrequenzbereichs liegt. Wenn die berechnete Vibrationsfrequenz innerhalb des Vibrationsfrequenzbereichs liegt, wird die Anzahl der Vibrationen nicht geändert, und die Prozedur wird mit Schritt S209 fortgesetzt. Liegt die berechnete Vibrationsfrequenz hingegen außerhalb des Bereichs, wird die Prozedur mit Schritt S208 fortgesetzt, in dem die Anzahl der Vibrationen so geändert wird, dass die berechnete Vibrationsfrequenz während der Ausführung des Befehlsblocks in dem Vibrationsfrequenzbereich liegt. Die Prozedur wird mit den geänderten Vibrationsbedingungen mit Schritt S209 fortgesetzt.In step S207, the vibration number changing unit 461 compares the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464 with the set vibration frequency threshold to determine whether the calculated vibration frequency is within the vibration frequency range specified by the threshold. If the calculated vibration frequency is within the vibration frequency range, the number of vibrations is not changed and the procedure advances to step S209. On the other hand, if the calculated vibration frequency is out of the range, the procedure advances to step S208, where the number of vibrations is changed so that the calculated vibration frequency is within the vibration frequency range during execution of the command block. The procedure advances to step S209 with the changed vibration conditions.

In einigen Frequenzbändern des durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereichs können aufgrund der mechanischen Struktur der Werkzeugmaschine oder anderer Faktoren Resonanzen auftreten. In einem solchen Fall sollten in Form einer bevorzugten Zusatzkonfiguration Einstellungen vorgenommen werden, mit denen ein resonantes Frequenzband im Vibrationsfrequenzbereich vermieden wird. In Schritt S207 ermittelt die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461, ob die berechnete Vibrationsfrequenz innerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereichs liegt und ob die berechnete Vibrationsfrequenz in dem Resonanzfrequenzband enthalten ist. Wenn die berechnete Vibrationsfrequenz innerhalb des Vibrationsfrequenzbereichs liegt, aber im Resonanzfrequenzband enthalten ist, wird die Anzahl der Vibrationen, die den Unterschied vor und nach der Änderung minimiert, so ausgewählt, dass die berechnete Vibrationsfrequenz innerhalb des Vibrationsfrequenzbereichs liegt und nicht im Resonanzfrequenzband enthalten ist.Resonance may occur in some frequency bands of the vibration frequency range determined by the threshold value due to the mechanical structure of the machine tool or other factors. In such a case, settings to avoid a resonant frequency band in the vibration frequency range should be made as a preferred additional configuration. In step S207, the vibration number changing unit 461 determines whether the calculated vibration frequency is within the vibration frequency range determined by the threshold and whether the calculated vibration frequency is included in the resonance frequency band. If the calculated vibration frequency is within the vibration frequency range but included in the resonant frequency band, the number of vibrations that minimizes the difference before and after the change is selected so that the calculated vibration frequency is within the vibration frequency range and not included in the resonant frequency band.

In Schritt S207 wird die Entscheidung, die Anzahl der Vibrationen zu ändern, auf Basis des Vibrationsfrequenzschwellwertes getroffen, aber auch die Spanlänge kann als Kriterium für die Änderung der Anzahl der Vibrationen verwendet werden. Die Spanlänge L wird wie folgt angenähert, wenn die Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung K und der Bearbeitungsradius des Werkstücks 60 r ist. L = 2   π r/K

Figure DE112020007163T5_0008
In step S207, the decision to change the number of vibrations is made based on the vibration frequency threshold, but the chip length can also be used as a criterion for changing the number of vibrations. The chip length L is approximated as follows when the number of vibrations per spindle revolution is K and the machining radius of the workpiece is 60r. L = 2 π r/K
Figure DE112020007163T5_0008

Bei der Bearbeitung der Stirnfläche des Werkstücks 60 mit der oben beschriebenen konstanten Oberflächengeschwindigkeitssteuerung wird die Spanlänge aufgrund der Verringerung des Bearbeitungsradius r kleiner, wenn sich das Schneidwerkzeug 50 bezüglich der X-Achsenkoordinate von 50 in Richtung 0 bewegt. Wenn die Späne zu klein werden, kann es zum Zusetzten eines Späneförderers oder zu anderen Problemen kommen.When machining the end face of the workpiece 60 with the above-described constant surface velocity control, as the cutting tool 50 moves toward 0 with respect to the X-axis coordinate of 50, the chip length becomes smaller due to the reduction in the machining radius r. If the chips get too small, it can clog a chip conveyor or cause other problems.

Daher kann anstelle des festgelegten Vibrationsfrequenzschwellwertes die Spanlänge als Kriterium für Schritt S207 verwendet werden. In diesem Fall ist eine Erkennungseinrichtung, beispielsweise eine Kamera, vorgesehen, um die Länge der beim Schneiden erzeugten Späne zu erfassen. Während der Ausführung des Befehlsblocks erhält die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 Informationen über die Spanlänge von der Erkennungseinrichtung und vergleicht diese mit einem Schwellwert für die Spanlänge, der als ein in der Speichereinheit 43 gespeicherter Parameter 431 festgelegt ist. Wenn die Länge der durch das Schneiden erzeugten Späne außerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Bereichs für die Spanlänge liegt, wird die Prozedur mit Schritt S208 fortgesetzt, in dem die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die Anzahl der Vibrationen während der Ausführung des Befehlsblocks ändert. Wenn die Länge der durch das Schneiden erzeugten Späne innerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Spanlängenbereichs liegt, wird die Anzahl der Vibrationen nicht geändert, und die Prozedur fährt mit Schritt S209 fort. Auf diese Weise wird die Spanlänge so gesteuert, dass sie innerhalb des durch den Schwellwert festgelegten Bereichs liegt, wodurch verhindert wird, dass Späne den Späneförderer zusetzen. Darüber hinaus ermöglicht dies eine dynamische Reaktion auf die Vibrationsbedingungen des Vibrationsschneidens, verhindert ein Versagen des Spanbruchs und ermöglicht so die Bearbeitung in einem breiten Bereich von Bedingungen innerhalb der Belastung, der die Werkzeugmaschine und das Schneidwerkzeug standhalten können.Therefore, instead of the fixed vibration frequency threshold, the chip length can be used as a criterion for step S207. In this case, a detection device such as a camera is provided to detect the length of the chips generated during cutting. During the execution of the command block, the vibration number changing unit 461 receives chip length information from the detector and compares it with a chip length threshold set as a parameter 431 stored in the storage unit 43 . When the length of the chips produced by cutting is outside the chip length range determined by the threshold value, the procedure advances to step S208, where the vibration number changing unit 461 changes the number of vibrations during execution of the command block. If the length of the chips generated by the cutting is within the chip length range determined by the threshold value, the number of vibrations is not changed and the procedure advances to step S209. In this way, the chip length is controlled to be within the range specified by the threshold, preventing chips from clogging the chip conveyor. In addition, this allows dynamic response to the vibration conditions of vibration cutting, preventing chip breaking failure, thus enabling machining in a wide range of conditions within the load that the machine tool and cutting tool can withstand.

Anstelle des Schwellwerts für die Vibrationsfrequenz oder die Spanlänge kann auch ein Schwellwert für das Lastmoment festgelegt werden. In diesem Fall berechnet die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 das aktuelle Lastmoment auf Basis der Motorantriebsstromwerte, die von der Spindel-Servosteuereinheit 14, der X-Achsen-Servosteuereinheit 15 und der Z-Achsen-Servosteuereinheit 16 der Antriebseinheit 10 während der Ausführung des Befehlsblocks erhalten werden. In Schritt S207 vergleicht die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 das berechnete Lastmoment mit dem als Parameter 431 in der Speichereinheit 43 eingestellten Lastmomentschwellwert. Liegt das berechnete Lastmoment außerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Lastmomentbereichs, wird die Prozedur mit Schritt S208 fortgesetzt, in dem die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die Vibrationszahl so ändert, dass das während der Ausführung des Befehlsblocks berechnete Lastmoment innerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Lastmomentbereichs liegt. Liegt das berechnete Lastmoment innerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Lastmomentbereichs, wird die Anzahl der Vibrationen nicht verändert und die Prozedur fährt mit Schritt S209 fort. Dies ermöglicht eine dynamische Reaktion auf die Vibrationsbedingungen beim Vibrationsschneiden, verhindert ein Versagen des Spanbruchs und ermöglicht somit die Bearbeitung in einem breiten Bereich von Bedingungen innerhalb der Belastung, der die Werkzeugmaschine und das Schneidwerkzeug standhalten können. Anstelle der Berechnung des Lastmoments kann ein Schwellwert für den Motorantriebsstromwert festgelegt werden, der wie die Vibrationsfrequenz, die Spanlänge und das Lastmoment in Schritt S207 verwendet wird, um die Notwendigkeit einer Änderung der Anzahl der Vibrationen zu bestimmen.Instead of the threshold value for the vibration frequency or the chip length, a threshold value for the load torque can also be specified. In this case, the vibration number changing unit 461 calculates the actual load torque based on the motor drive current values obtained from the spindle servo controller 14, the X-axis servo controller 15, and the Z-axis servo controller 16 of the drive unit 10 during execution of the command block . In step S<b>207 , the vibration number changing unit 461 compares the calculated load torque with the load torque threshold set as the parameter 431 in the storage unit 43 . If the calculated load torque is outside the load torque range determined by the threshold value, the procedure proceeds to step S208, where the vibration number changing unit 461 changes the vibration number so that the load torque calculated during the execution of the command block is within the load torque range determined by the threshold value. If the calculated load torque is within the load torque range determined by the threshold value, the number of vibrations is not changed and the procedure advances to step S209. This enables dynamic response to the vibration conditions in vibratory cutting, preventing chip breaking failure and thus enabling machining in a wide range of conditions within the load that the machine tool and cutting tool can withstand. Instead of calculating the load torque, a threshold value may be set for the motor drive current value, which is used like the vibration frequency, chip length, and load torque in step S207 to determine the need to change the number of vibrations.

In 11 ändert die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die Anzahl der Vibrationen (d. h. Schritte S207 und S208) nach den Schritten S205 und S206, sie können aber auch gleichzeitig ausgeführt werden. Nachdem die Anzahl der Vibrationen in den Schritten S207 und S208 geändert wurde, können die Neuberechnung der Phasendifferenz und die Änderung der Vibrationsamplitude A in den Schritten S204 und S205 durchgeführt werden. Die Parameter 431, die von der Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 während der Ausführung des Befehlsblocks in Schritt S207 überwacht werden, sind, wie oben beschrieben wurde, die Vibrationsfrequenz, die Spanlänge, das Lastmoment und der Motorantriebsstromwert; jedoch muss mindestens einer von diesen überwacht werden; die Vibrationszahl kann geändert werden, wenn die mehreren Parameter 431 kombiniert werden und ein beliebiger Parameter aus dem durch den Schwellwert erlaubten Bereich fällt. Wenn beispielsweise bei der Überwachung von zwei Parametern, nämlich der Vibrationsfrequenz und der Spanlänge, die Vibrationsfrequenz innerhalb des durch den Schwellwert festgelegten Bereichs liegt, die Spanlänge jedoch außerhalb des durch den Schwellwert festgelegten Bereichs liegt, wird die Anzahl der Vibrationen geändert.In 11 the number of vibrations changing unit 461 changes the number of vibrations (ie, steps S207 and S208) after steps S205 and S206, but they may be executed simultaneously. After the number of vibrations is changed in steps S207 and S208, the recalculation of the phase difference and the change in the vibration amplitude A can be performed in steps S204 and S205. The parameters 431 monitored by the vibration number changing unit 461 during the execution of the command block in step S207 are, as described above, the vibration frequency, the chip length, the load torque, and the motor drive current value; however, at least one of these must be monitored; the number of vibrations can be changed when the multiple parameters 431 are combined and any parameter falls outside the range allowed by the threshold. For example, when monitoring two parameters, vibration frequency and chip length, if the vibration frequency is within the range specified by the threshold but the chip length is outside the range specified by the threshold, the number of vibrations is changed.

Wie oben beschrieben wurde, umfasst die numerische Steuerung 1 gemäß Ausführungsform 2 ferner die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461. Die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 vergleicht die von der Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464 berechnete Vibrationsfrequenz mit dem eingestellten Schwellwert des Vibrationsfrequenzbereichs während der Ausführung des Befehlsblocks. Wenn die berechnete Vibrationsfrequenz außerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereichs liegt, wird die Anzahl der Vibrationen so geändert, dass sie während der Ausführung des Befehlsblocks in den durch den Schwellwert bestimmten Bereich fällt. Diese Konfiguration ermöglicht bei Änderung der Spindeldrehzahl eine dynamische Reaktion der Vibrationsbedingungen des Vibrationsschneidens auf die Änderung, verhindert Spanbruch und ermöglicht so die Bearbeitung in einem breiten Bereich von Bedingungen innerhalb der Belastung, der die Werkzeugmaschine und das Schneidwerkzeug standhalten können.As described above, the numerical controller 1 according to Embodiment 2 further includes the vibration count changing unit 461. The vibration count changing unit 461 compares the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464 with the set threshold value of the vibration frequency range during execution of the command block. If the calculated vibration frequency is outside the vibration frequency range determined by the threshold value, the number of vibrations is changed so that it falls within the range determined by the threshold value during the execution of the command block. This configuration allows the vibration conditions of vibration cutting to dynamically respond to the change when the spindle speed changes, preventing chip breakage, thus enabling machining in a wide range of conditions within the load that the machine tool and cutting tool can withstand.

Ausführungsform 3Embodiment 3

Die numerische Steuerung 1 gemäß Ausführungsform 3 ist so konfiguriert, dass die Vibrationsamplitude so korrigiert wird, dass bei einer Änderung der Vibrationszahl ein Abschnitt entsteht, in dem keine Späne geschnitten werden.The numerical controller 1 according to Embodiment 3 is configured so that the vibration amplitude is corrected so that when the number of vibrations changes, there is a portion where no chips are cut.

In Ausführungsform 2 wurde beschrieben, dass die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die geänderte Vibrationszahl gemäß der Bedingung auswählt, dass n + 0,5 mit n (n = 0, 1, 2, ...) erfüllt ist. Wenn jedoch die zum Absenken der Vibrationsfrequenz in Frage kommende Anzahl der Vibrationen auf 0,5 gesetzt wird, die geänderte Vibrationsfrequenz dadurch aber nicht in den durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereich gebracht wird, dann ist die Anzahl der Vibrationen, die die Bedingung n + 0,5 erfüllt, nicht auswählbar. In einem solchen Fall kann eine Anzahl der Vibrationen, die von der idealen Bedingung n + 0,5 abweicht, gewählt werden, z. B. n + 0,3.In Embodiment 2, it has been described that the vibration number changing unit 461 selects the changed vibration number according to the condition that n+0.5 with n (n=0, 1, 2, ...) is satisfied. However, if the number of vibrations to lower the vibration frequency is set to 0.5, but this does not bring the changed vibration frequency into the vibration frequency range determined by the threshold value, then the number of vibrations that satisfies the condition n + 0, 5 fulfilled, not selectable. In such a case, a number of vibrations deviating from the ideal condition n + 0.5 can be chosen, e.g. n + 0.3.

12 zeigt die Beziehung zwischen der Bewegungsstrecke entlang der Vorschubachse und der Vibrationskurvenform. Die vertikale Achse zeigt die Bewegungsstrecke entlang der Vorschubachse (X- oder Z-Achse) und die horizontale Achse die Phase der Spindel. Die durchgezogene Linie zeigt die Vibrationskurvenform entlang der Vorschubachse. Die gestrichelte Linie zeigt die Vibrationskurvenform entlang der Vorschubachse bei der vorhergehenden Spindelumdrehung. 12 Fig. 12 shows the relationship between the moving distance along the feed axis and the vibration waveform. The vertical axis shows the distance of movement along the feed axis (X or Z axis) and the horizontal axis shows the phase of the spindle. The solid line shows the vibration waveform along the feed axis. The dashed line shows the vibration waveform along the feed axis at the previous spindle revolution.

Wenn n + 0,5 als Anzahl der Vibrationen für einen wirksamen Spanbruch beim Vibrationsschneiden gewählt wird, ist die Phase der Vibrationsschneidbahn der N-ten Spindelumdrehung (N ist eine natürliche Zahl) phasenverschoben zur Phase der Vibrationsschneidbahn der nächsten (N+1)-ten Spindelumdrehung, wobei die Vibrationsschneidbahn der nächsten (N+1)-ten Spindelumdrehung dann die Schneidbahn der N-ten Spindelumdrehung, die passiert wurde, teilweise überlappt. Dadurch entsteht ein nicht schneidender Abschnitt, in dem auf der Vibrationsschneidbahn der (N+1)-ten Spindelumdrehung keine Späne entstehen, so dass eine Bearbeitung mit sequenziellem Spanbruch möglich ist. Ohne auf den in 12 dargestellten Fall beschränkt zu sein, kann sich bei der tatsächlichen Bearbeitung die Bewegungsbahn der N-ten Spindelumdrehung mit der von nachfolgenden Umdrehungen (z. B. N+2) überschneiden, nicht nur mit der der nächsten (N+1)-ten Umdrehung.If n+0.5 is selected as the number of vibrations for effective chip breaking in vibration cutting, the phase of the vibration cutting trajectory of the Nth spindle revolution (N is a natural number) is out of phase with the phase of the vibration cutting trajectory of the next (N+1)th spindle revolution, where the vibratory cutting path of the next (N+1)th spindle revolution then partially overlaps the cutting path of the Nth spindle revolution that has been passed. This creates a non-cutting portion where no chips are generated on the vibration cutting path of the (N+1)th spindle rotation, enabling sequential chip breaking machining is. Without on the in 12 Being limited in the case shown, in actual machining the trajectory of the Nth spindle revolution may intersect with that of subsequent revolutions (e.g. N+2), not just the next (N+1)th revolution.

12(a) zeigt eine Vibrationskurvenform mit der idealen Anzahl von Vibrationen, die n + 0,5 erfüllt; die Bewegungsbahn der N-ten Spindelumdrehung und die Bewegungsbahn der (N+1)-ten Spindelumdrehung überschneiden sich teilweise, wodurch ein nicht schneidender Abschnitt entsteht. Im Gegensatz dazu zeigt 12(b) eine Vibrationskurvenform, bei der die Anzahl der Vibrationen von n + 0,5 abweicht; es wird kein nicht schneidender Abschnitt erzeugt, bei dem sich die Bewegungsbahn der N-ten Spindelumdrehung und die Bewegungsbahn der (N+1)-ten Spindelumdrehung überschneiden, so dass der Spanbruch nicht vollständig ausgeführt wird. 12(a) shows a vibration waveform with the ideal number of vibrations satisfying n + 0.5; the trajectory of the N-th spindle revolution and the trajectory of the (N+1)-th spindle revolution partially overlap, resulting in a non-intersecting portion. In contrast, shows 12(b) a vibration waveform in which the number of vibrations deviates from n + 0.5; no non-cutting portion is generated where the trajectory of the N-th spindle revolution and the trajectory of the (N+1)-th spindle revolution intersect, so that the chip breaking is not fully performed.

Daher wird, wie in 12(c) gezeigt ist, die Vibrationsamplitude korrigiert, wenn die Anzahl der Vibrationen von n + 0,5 abweicht, um einen nicht schneidenden Abschnitt zu erzeugen. Wenn die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die Vibrationszahl auf eine Zahl ändert, die weder 0,5 plus 0 noch 0,5 plus eine natürliche Zahl ist, korrigiert die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit 463 auf Basis der Spindelphase und der Bewegungsbahn jeder Achse die Vibrationsamplitude so, dass ein nicht schneidender Abschnitt erzeugt wird.Therefore, as in 12(c) as shown, the vibration amplitude is corrected when the number of vibrations deviates from n+0.5 to produce a non-cutting portion. When the vibration number changing unit 461 changes the vibration number to a number that is neither 0.5 plus 0 nor 0.5 plus a natural number, the vibration amplitude calculation unit 463 corrects the vibration amplitude based on the spindle phase and the trajectory of each axis so that a non-intersecting section is created.

13 zeigt ein Flussdiagramm, das die Prozedur zum Neueinstellen der Vibrationsbedingungen gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht. Die Prozedur des Flussdiagramms zeigt ein numerisches Steuerungsverfahren der numerischen Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung. In 13 sind doppelte Beschreibungen der gleichen Schritte wie in 11 weggelassen. Die Schritte S301 bis S306 sind die gleichen wie die Schritte S201 bis S206 und Schritt S311 entspricht Schritt S209, so dass deren Beschreibungen weggelassen werden. 13 FIG. 12 is a flowchart showing the procedure for resetting the vibration conditions according to Embodiment 3. FIG. The procedure of the flowchart shows a numerical control method of the numerical controller 1 according to the present disclosure. In 13 are duplicate descriptions of the same steps as in 11 omitted. Steps S301 to S306 are the same as steps S201 to S206, and step S311 corresponds to step S209, so the descriptions thereof are omitted.

In Schritt S307 von 13 wird ermittelt, ob die von der Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit 464 berechnete Vibrationsfrequenz innerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereichs liegt. Wie in Ausführungsform 2 beschrieben wurde, können neben der Vibrationsfrequenz auch die Spanlänge, das Lastmoment und der Motorantriebsstrom als Parameter für die Kriterien zur Änderung der Anzahl der Vibrationen verwendet werden.In step S307 of 13 it is determined whether the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464 is within the vibration frequency range determined by the threshold value. As described in Embodiment 2, in addition to the vibration frequency, the chip length, the load torque, and the motor drive current can also be used as parameters for the criteria for changing the number of vibrations.

Wenn die berechnete Vibrationsfrequenz außerhalb des durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereichs liegt, wird in Schritt S307 die Prozedur mit Schritt S308 fortgesetzt, in dem bestimmt wird, ob die Änderung mit einer idealen Anzahl von Vibrationen n + 0,5 vorgenommen werden kann. Wenn die Änderung möglich ist, wird in Schritt S309 eine Anzahl der Vibrationen eingestellt, die die Bedingung der Anzahl der Vibrationen von n + 0,5 erfüllt. Wenn die Änderung nicht möglich ist, wird in Schritt S310 die Anzahl der Vibrationen unter einer Bedingung geändert, die n + 0,5 nicht erfüllt, und die Vibrationsamplitude A wird so korrigiert, dass ein nicht schneidender Abschnitt erzeugt wird. Wenn ein nicht schneidender Abschnitt, der für den Spanbruch erforderlich ist, auch dann erzeugt wird, wenn die Anzahl der Vibrationen vom Idealwert abweicht (z. B. n + 0,3), kann in Schritt S310 nur die Anzahl der Vibrationen geändert werden.If the calculated vibration frequency is outside the vibration frequency range determined by the threshold value, in step S307 the procedure proceeds to step S308 in which it is determined whether the change can be made with an ideal number of vibrations n+0.5. If the change is possible, a number of vibrations that satisfies the condition of the number of vibrations of n+0.5 is set in step S309. If the change is not possible, in step S310, the number of vibrations is changed under a condition that does not satisfy n+0.5, and the vibration amplitude A is corrected so that a non-intersecting portion is generated. If a non-cutting portion required for chip breaking is generated even if the number of vibrations is deviated from the ideal value (e.g., n+0.3), only the number of vibrations may be changed in step S310.

Wenn in der oben beschriebenen numerischen Steuerung 1 gemäß Ausführungsform 3 die Vibrationszahl-Änderungseinheit 461 die Vibrationszahl auf eine Zahl ändert, die weder 0,5 plus 0 noch 0,5 plus eine natürliche Zahl ist, korrigiert die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit 463 die Vibrationsamplitude auf Basis der Spindelphase und der Bewegungsbahn jeder Achse so, dass ein nicht schneidender Abschnitt entsteht. Diese Konfiguration ermöglicht bei einer Änderung der Spindeldrehzahl eine dynamische Reaktion der Vibrationsbedingungen beim Vibrationsschneiden auf die Änderung, verhindert ein Versagen des Spanbruchs und ermöglicht so die Bearbeitung in einem breiten Bereich von Bedingungen innerhalb der Belastung, der die Werkzeugmaschine und das Schneidwerkzeug standhalten können. Eine wirksame Zerspanung wird auch dann durchgeführt, wenn die Anzahl der Vibrationen von den idealen Bedingungen abweicht.In the above-described numerical controller 1 according to Embodiment 3, when the vibration number changing unit 461 changes the vibration number to a number that is neither 0.5 plus 0 nor 0.5 plus a natural number, the vibration amplitude calculation unit 463 corrects the vibration amplitude on basis the spindle phase and the trajectory of each axis so that a non-cutting section is created. This configuration allows vibration conditions in vibration cutting to dynamically respond to the change when the spindle speed changes, preventing chip breaking failure, thus enabling machining in a wide range of conditions within the load that the machine tool and cutting tool can withstand. Efficient cutting is performed even when the number of vibrations deviates from ideal conditions.

Nachfolgend wird die Hardwarekonfiguration der Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 der numerischen Steuerung 1 beschrieben. 14 zeigt ein Beispiel für die Hardwarekonfiguration einer Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 gemäß den Ausführungsformen 1 bis 3. Die Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 kann durch einen Prozessor 401 und einen Speicher 402 implementiert werden, die in 14 dargestellt sind. Der Prozessor 401 ist beispielsweise eine CPU (auch Central Processing Unit, Zentraleinheit, Verarbeitungseinheit, Recheneinheit, Mikroprozessor, Mikrocomputer, Prozessor (Digital Signal Processor) genannt) oder ein LSI (Large Scale Integration)-System. Der Speicher 402 ist z. B. ein RAM (Direktzugriffsspeicher; Random Access Memory) oder ein ROM (Festwertspeicher; Read Only Memory) usw.The hardware configuration of the control and calculation unit 40 of the numerical controller 1 will be described below. 14 1 shows an example of the hardware configuration of a control and calculation unit 40 according to Embodiments 1 to 3. The control and calculation unit 40 can be implemented by a processor 401 and a memory 402 shown in FIG 14 are shown. The processor 401 is, for example, a CPU (also called a central processing unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor (Digital Signal Processor)) or an LSI (Large Scale Integration) system. The memory 402 is z. a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory), etc.

Die Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 wird durch den Prozessor 401 implementiert, der ein im Speicher 402 gespeichertes Programm zur Ausführung des Betriebs der Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 liest und ausführt. Man kann auch sagen, dass das Programm den Computer veranlasst, die Prozeduren und Verfahren der Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 auszuführen. Der Speicher 402 wird auch als temporärer Speicher verwendet, wenn der Prozessor 401 verschiedene Prozesse ausführt.The control and calculation unit 40 is implemented by the processor 401 having a program stored in the memory 402 for executing the operation of the control and calculation unit voltage unit 40 reads and executes. It can also be said that the program causes the computer to carry out the procedures and methods of the control and calculation unit 40 . Memory 402 is also used as temporary storage when processor 401 is executing various processes.

Bei dem von dem Prozessor 401 auszuführenden Programm kann es sich um ein Computerprogrammprodukt handeln, das ein Speichermedium umfasst, das ein computerlesbares und nicht flüchtiges Speichermedium ist und eine Vielzahl von computerausführbaren Anweisungen zur Durchführung der Datenverarbeitung enthält. Das von dem Prozessor 401 auszuführende Programm veranlasst den Computer, die Vielzahl von Anweisungen auszuführen, um die Datenverarbeitung durchzuführen.The program to be executed by the processor 401 may be a computer program product that includes a storage medium that is a computer-readable and non-transitory storage medium and contains a plurality of computer-executable instructions for performing the data processing. The program to be executed by the processor 401 causes the computer to execute the variety of instructions to perform the data processing.

Wie in 15 dargestellt ist, kann die Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 durch dedizierte Hardware (Verarbeitungsschaltkreis 403) implementiert werden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine einzelne Schaltung, eine komplexe Schaltung, einen programmierten Prozessor, einen parallel programmierten Prozessor, einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit), ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) oder eine Kombination davon handeln. Die Funktionen der Steuerungs- und Berechnungseinheit 40 können zum Teil durch dedizierte Hardware und zum Teil durch Software oder Firmware implementiert werden.As in 15 As shown, the control and calculation unit 40 can be implemented by dedicated hardware (processing circuit 403). This can be, for example, a single circuit, a complex circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. The functions of the control and calculation unit 40 can be implemented in part by dedicated hardware and in part by software or firmware.

Die Konfigurationen in den oben beschriebenen Ausführungsformen sind Beispiele für den Inhalt der vorliegenden Erfindung und können mit einer anderen bekannten Technik kombiniert werden, und einige der Konfigurationen können weggelassen oder geändert werden, soweit sie nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweichen.The configurations in the above-described embodiments are examples of the content of the present invention, and can be combined with another known technique, and some of the configurations can be omitted or changed as far as not departing from the gist of the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

11
Numerische SteuerungNumerical control
1010
Antriebseinheitdrive unit
2020
Eingabeeinheitinput unit
3030
Anzeigeeinheitdisplay unit
4040
Steuerungs- und BerechnungseinheitControl and calculation unit
1111
Spindelmotorspindle motor
1212
X-Achsen-ServomotorX axis servo motor
1313
Z-Achsen-ServomotorZ axis servo motor
1414
Spindel-ServosteuereinheitSpindle servo control unit
1515
X-Achsen-ServosteuereinheitX-axis servo controller
1616
Z-Achsen-ServosteuereinheitZ-axis servo controller
4141
Eingabesteuereinheitinput control unit
4242
Dateneinstelleinheitdata setting unit
4343
Speichereinheitstorage unit
4444
Anzeigebildverarbeitungseinheitdisplay image processing unit
4545
Analyseverarbeitungseinheitanalysis processing unit
4646
Interpolationsverarbeitungseinheitinterpolation processing unit
4747
Spindelverarbeitungseinheitspindle processing unit
4848
Beschleunigungs-/VerzögerungsverarbeitungseinheitAcceleration/Deceleration Processing Unit
4949
Achsendatenausgabeeinheitaxis data output unit
5050
Schneidwerkzeugcutting tool
5151
Werkzeughaltertool holder
6060
Werkstückworkpiece
7070
Spindelstockheadstock
7171
Drehachseaxis of rotation
401401
Prozessorprocessor
402402
SpeicherStorage
403403
Verarbeitungsschaltkreisprocessing circuit
431431
Parameterparameter
432432
Bearbeitungsprogrammediting program
433433
Bildschirmanzeigedatenscreen display data
434434
gemeinsam genutzter Bereichshared area
451451
Bewegungsbefehl-AnalyseeinheitMovement command analysis unit
452452
Vibrationsbefehl-Analyseeinheitvibration command analysis unit
461461
Vibrationszahl-ÄnderungseinheitVibration number change unit
462462
Phasendifferenz-Berechnungseinheitphase difference calculation unit
463463
Vibrationsamplituden-BerechnungseinheitVibration amplitude calculation unit
464464
Vibrationsfrequenz-BerechnungseinheitVibration Frequency Calculation Unit
465465
Vibrationsbewegungsstrecken-BerechnungseinheitVibration moving distance calculation unit
466466
Bewegungsstrecken-KombinationseinheitMovement distance combination unit
471471
Spindeldrehbefehl-ErzeugungseinheitSpindle rotation command generation unit
472472
Spindeldrehzahl-BerechnungseinheitSpindle speed calculation unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • JP 5745710 [0003]JP 5745710 [0003]

Claims (14)

Numerische Steuerung, die eine Steuerung durchführt, um ein Werkzeug und ein Werkstück relativ zueinander in Vibration zu versetzen, wobei die numerische Steuerung aufweist: eine Spindelverarbeitungseinheit zum Erfassen einer Änderung der Spindeldrehzahl; eine Phasendifferenz-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Phasendifferenz, bei der es sich um eine Zeitverzögerung einer Vibrationsrücklaufposition relativ zu einer Vibrationsvorlaufposition handelt; und eine Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Vibrationsamplitude, bei der es sich um einen Unterschied zwischen der Vibrationsvorlaufposition und der Vibrationsrücklaufposition handelt,wobei wenn die Spindelverarbeitungseinheit eine Änderung der Spindeldrehzahl während einer der Ausführung eines Befehlsblocks detektiert, die Phasendifferenz-Berechnungseinheit die Phasendifferenz neu berechnet, um eine Änderung der Vibrationsamplitude aufgrund der Änderung der Spindeldrehzahl zu unterbinden, und die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit die Vibrationsamplitude auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz geändert wird.A numerical controller that performs control to vibrate a tool and a workpiece relative to each other, the numerical controller comprising: a spindle processing unit for detecting a change in spindle speed; a phase difference calculation unit for calculating a phase difference, which is a time lag of a vibration backward position relative to a vibration forward position; and a vibration amplitude calculation unit for calculating a vibration amplitude which is a difference between the vibration forward position and the vibration backward position,wherein when the spindle processing unit detects a change in spindle speed during execution of a block of commands, the phase difference calculation unit recalculates the phase difference, to suppress a change in the vibration amplitude due to the change in the spindle speed, and the vibration amplitude calculation unit changes the vibration amplitude based on the recalculated phase difference. Numerische Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit die Vibrationsamplitude ändert, indem sie die Bahn der Vibrationsrücklaufposition auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz anpasst.Numerical control after claim 1 , wherein the vibration amplitude calculation unit changes the vibration amplitude by adjusting the trajectory of the vibration return position based on the recalculated phase difference. Numerische Steuerung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die ferner aufweist: eine Vibrationszahl-Änderungseinheit zum Ändern der Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung; und eine Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit zum fortlaufenden Berechnen einer Vibrationsfrequenz aus der Spindeldrehzahl und der Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung während der Ausführung des Befehlsblocks, wobei die Vibrationszahl-Änderungseinheit die von der Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit berechnete Vibrationsfrequenz mit einem festgelegten Schwellwert der Vibrationsfrequenz vergleicht, und wenn die berechnete Vibrationsfrequenz außerhalb eines durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereichs liegt, die Vibrationszahl-Änderungseinheit die Anzahl der Vibrationen so ändert, dass die Vibrationsfrequenz während der Ausführung des Befehlsblocks in den durch den Schwellwert bestimmten Bereich fällt.Numerical control after claim 1 or claim 2 further comprising: a vibration number changing unit for changing the number of vibrations per spindle revolution; and a vibration frequency calculation unit for continuously calculating a vibration frequency from the spindle speed and the number of vibrations per spindle revolution during execution of the command block, wherein the vibration number changing unit compares the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit with a predetermined vibration frequency threshold value, and when the calculated vibration frequency is outside a vibration frequency range determined by the threshold value, the vibration number changing unit changes the number of vibrations so that the vibration frequency falls within the range determined by the threshold value during execution of the command block. Numerische Steuerung nach Anspruch 3, wobei die Vibrationszahl-Änderungseinheit die Anzahl der Vibrationen so ändert, dass die Vibrationsfrequenz in den durch den Schwellwert bestimmten Vibrationsfrequenzbereich fällt und der Unterschied vor und nach der Änderung minimiert wird.Numerical control after claim 3 , wherein the vibration number changing unit changes the number of vibrations so that the vibration frequency falls within the vibration frequency range determined by the threshold and the difference before and after the change is minimized. Numerische Steuerung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Vibrationszahl-Änderungseinheit, wenn die berechnete Vibrationsfrequenz innerhalb des Vibrationsfrequenzbereichs liegt, aber in einem Resonanzfrequenzband enthalten ist, die Anzahl der Vibrationen so ändert, dass die Vibrationsfrequenz in den Vibrationsfrequenzbereich fällt und nicht in dem Resonanzfrequenzband enthalten ist.Numerical control after claim 3 or claim 4 , wherein when the calculated vibration frequency is within the vibration frequency range but included in a resonance frequency band, the vibration number changing unit changes the number of vibrations so that the vibration frequency falls within the vibration frequency range and is not included in the resonance frequency band. Numerische Steuerung nach Anspruch 1, die ferner eine Vibrationszahl-Änderungseinheit zum Ändern der Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung aufweist, wobei wenn anhand eines Vergleichs zwischen der Länge der durch die Bearbeitung während der Ausführung des Befehlsblocks erzeugten Späne und einem festgelegten Schwellwert der Spanlänge festgestellt wird, dass die Länge der durch die Bearbeitung erzeugten Späne außerhalb des durch den Schwellwert festgelegten Bereichs der Spanlänge liegt, die Vibrationszahl-Änderungseinheit die Anzahl der Vibrationen so ändert, dass die Länge der Späne während der Ausführung des Befehlsblocks in den durch den Schwellwert bestimmten Bereich fällt.Numerical control after claim 1 , further comprising a vibration number changing unit for changing the number of vibrations per spindle revolution, wherein when, based on a comparison between the length of chips generated by machining during execution of the command block and a specified chip length threshold value, it is determined that the length of the the machining generated chips is outside the chip length range specified by the threshold value, the vibration number changing unit changes the number of vibrations so that the length of the chips falls within the range specified by the threshold value during execution of the command block. Numerische Steuerung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Vibrationszahl-Änderungseinheit zum Ändern der Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung; und eine Antriebseinheit zum Antreiben des Werkstücks und/oder des Werkzeugs in zumindest zwei axialen Richtungen, wobei wenn anhand eines Vergleichs zwischen einem von der Antriebseinheit während der Ausführung des Befehlsblocks erfassten Lastmoment und einem festgelegten Schwellwert des Lastmoments festgestellt wird, dass das von der Antriebseinheit bezogene Lastmoment außerhalb des durch den Schwellwert festgelegten Bereichs des Lastmoments liegt, die Vibrationszahl-Änderungseinheit die Anzahl der Vibrationen so ändert, dass das Lastmoment während der Ausführung des Befehlsblocks in den durch den Schwellwert bestimmten Bereich fällt.Numerical control after claim 1 further comprising: a vibration number changing unit for changing the number of vibrations per spindle revolution; and a drive unit for driving the workpiece and/or the tool in at least two axial directions, wherein when a comparison is made between a load torque detected by the drive unit during execution of the command block and a specified threshold value of the load torque, it is determined that the load torque obtained from the drive unit load torque is outside the range of load torque specified by the threshold value, the vibration number changing unit changes the number of vibrations so that the load torque falls within the range specified by the threshold value during execution of the command block. Numerische Steuerung nach Anspruch 1, die ferner aufweist: eine Vibrationszahl-Änderungseinheit zum Ändern der Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung; und eine Antriebseinheit zum Antreiben des Werkstücks und/oder des Werkzeugs in zumindest zwei axialen Richtungen, wobei wenn anhand eines Vergleichs zwischen dem Motorantriebsstromwert, der von der Antriebseinheit während der Ausführung des Befehlsblocks bezogen wird, und einem festgelegten Schwellwert des Motorantriebsstromwerts bestimmt wird, dass der von der Antriebseinheit bezogene Motorantriebsstromwert außerhalb des durch den Schwellwert festgelegten Bereichs des Motorantriebsstromwerts liegt, die Vibrationszahl-Änderungseinheit die Anzahl der Vibrationen so ändert, dass der Motorantriebsstromwert während der Ausführung des Befehlsblocks in den durch den Schwellwert bestimmten Bereich fällt.Numerical control after claim 1 further comprising: a vibration number changing unit for changing the number of vibrations per spindle revolution; and a drive unit for driving the workpiece and/or the tool in at least two axial directions, wherein when based on a comparison between the Motor drive current value obtained from the drive unit during execution of the command block and a specified threshold value of the motor drive current value, it is determined that the motor drive current value obtained from the drive unit is outside the range of the motor drive current value specified by the threshold value, the vibration number changing unit the number of vibrations so changes so that the motor drive current value falls within the range determined by the threshold value during execution of the command block. Numerische Steuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Vibrationszahl-Änderungseinheit die Anzahl der Vibrationen auf eine Zahl ändert, die 0,5 plus 0 oder 0,5 plus eine natürliche Zahl ist.Numerical control according to one of claims 3 until 8th , wherein the vibration number changing unit changes the number of vibrations to a number that is 0.5 plus 0 or 0.5 plus a natural number. Numerische Steuerung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit, wenn die Vibrationszahl-Änderungseinheit die Anzahl der Vibrationen auf eine Zahl ändert, die weder 0,5 plus 0 noch 0,5 plus eine natürliche Zahl ist, die Vibrationsamplitude auf Basis einer Spindelphase und einer Bewegungsbahn jeder Achse so korrigiert, dass ein für den Spanbruch notwendiger nicht schneidender Abschnitt erzeugt wird.Numerical control according to one of claims 3 until 9 , wherein when the vibration number changing unit changes the number of vibrations to a number that is neither 0.5 plus 0 nor 0.5 plus a natural number, the vibration amplitude calculation unit changes the vibration amplitude based on a spindle phase and a moving trajectory of each axis so corrected that a non-cutting portion necessary for chip breaking is generated. Numerische Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die eine Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit zum Berechnen einer Vibrationsfrequenz aus der Spindeldrehzahl und der Anzahl der Vibrationen pro Spindelumdrehung während der Ausführung des Befehlsblockes aufweist, wobei die Vibrationsfrequenz-Berechnungseinheit eine Amplitudendämpfung auf Basis der Vibrationsfrequenz berechnet, und wenn die Vibrationsamplitude auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz geändert wird, die Vibrationsamplituden-Berechnungseinheit die Vibrationsamplitude ändert, um die Amplitudendämpfung zu unterbinden.Numerical control according to one of Claims 1 until 10 , A vibration frequency calculation unit for calculating a vibration frequency from the spindle speed and the number of vibrations per spindle revolution during the execution of the command block, wherein the vibration frequency calculation unit calculates an amplitude damping based on the vibration frequency, and when the vibration amplitude based on the recalculated phase difference is changed, the vibration amplitude calculation unit changes the vibration amplitude to suppress the amplitude damping. Numerisches Steuerungsverfahren zur Durchführung einer Steuerung, um ein Werkzeug und ein Werkstück relativ zueinander in Vibration zu versetzen, wobei das numerische Steuerungsverfahren umfasst: einen Schritt zum Erfassen einer Änderung der Spindeldrehzahl während der Ausführung eines Befehlsblocks; einen Schritt zum Neuberechnen einer Phasendifferenz zum Unterbinden einer Vibrationsamplitudenänderung aufgrund der Änderung der Spindeldrehzahl; und einen Schritt zum Ändern der Vibrationsamplitude auf Basis der neu berechneten Phasendifferenz geändert wird.A numerical control method for performing control to vibrate a tool and a workpiece relative to each other, the numerical control method comprising: a step of detecting a change in spindle speed during execution of a command block; a step of recalculating a phase difference for suppressing a vibration amplitude change due to the change in spindle speed; and a step of changing the vibration amplitude based on the recalculated phase difference. Numerische Steuerungsverfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: einen Schritt zum Überwachen von zumindest einem der Parameter, der während der Ausführung des Befehlsblocks bezogen wird, wobei es sich bei den Parametern um die Vibrationsfrequenz, das Lastmoment, den Motorantriebsstromwert und die Länge der durch die Bearbeitung erzeugten Späne handelt; einen Schritt zum Vergleichen eines der überwachten Parameter mit einem für den Parameter festgelegten Schwellwert; und einen Schritt, bei dem, wenn der Parameter außerhalb eines durch den Schwellwert bestimmten, zulässigen Bereichs des Parameters liegt, die Anzahl der Vibrationen während der Ausführung des Befehlsblocks so geändert wird, dass der überwachte Parameter in den durch den Schwellwert bestimmten Bereich fällt.Numerical control methods claim 12 further comprising: a step of monitoring at least one of parameters obtained during execution of the command block, the parameters being vibration frequency, load torque, motor drive current value, and length of chips generated by machining; a step of comparing one of the monitored parameters to a threshold set for the parameter; and a step of, if the parameter is outside an allowable range of the parameter determined by the threshold, changing the number of vibrations during execution of the command block so that the monitored parameter falls within the range determined by the threshold. Numerisches Steuerungsverfahren nach Anspruch 13, das ferner umfasst: einen Schritt, um auf Basis der Spindelphase und der Bewegungsbahn jeder Achse zu bestimmen, ob ein nicht schneidender Abschnitt, der für den Spanbruch erforderlich ist, erzeugt wird, wenn die Anzahl der Vibrationen während der Ausführung des Befehlsblocks geändert wird; und einen Schritt, um die Vibrationsamplitude so zu korrigieren, dass der nicht schneidende Abschnitt erzeugt wird, wenn der für den Spanbruch erforderliche nicht schneidende Abschnitt nicht erzeugt wurde.Numerical control method Claim 13 further comprising: a step of determining, based on the spindle phase and the trajectory of each axis, whether a non-cutting portion required for chip breaking is generated when the number of vibrations is changed during execution of the command block; and a step of correcting the vibration amplitude so that the non-cutting portion is generated when the non-cutting portion required for chip breaking has not been generated.
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